JP7000809B2 - Step-down chopper circuit - Google Patents

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Description

本発明は、直流入力電圧を３レベルの直流電圧に降圧変換する降圧チョッパ装置に関する。 The present invention relates to a step-down chopper device that buck-converts a DC input voltage into a three-level DC voltage.

従来、３レベルの降圧チョッパ回路を備えた電力変換装置としては、例えば特許文献１に記載された電力変換装置が提案されている。
この電力変換装置は、三相整流回路の出力側に３レベルの降圧チョッパ回路を接続し、この降圧チョッパ回路の出力側にインバータを介してモータが接続されている。降圧チョッパ回路は、三相整流回路の正極側電線と負極側電線との間に第１及び第２のコンデンサが直列に接続され、これら第１のコンデンサと並列にスイッチング素子及びダイオードの第１直列回路が接続され、第２のコンデンサと並列にダイオード及びスイッチング素子の第２直列回路が接続されている。第１直列回路のスイッチング素子及びダイオードの接続点にリアクトルの一端が接続され、このリアクトルの他端と第２直列回路のダイオード及びスイッチング素子の接続点との間に出力コンデンサが接続されている。 Conventionally, as a power conversion device provided with a three-level step-down chopper circuit, for example, the power conversion device described in Patent Document 1 has been proposed.
In this power conversion device, a three-level step-down chopper circuit is connected to the output side of the three-phase rectifier circuit, and a motor is connected to the output side of the step-down chopper circuit via an inverter. In the step-down chopper circuit, the first and second capacitors are connected in series between the positive side electric wire and the negative negative side electric wire of the three-phase rectifying circuit, and the first series of the switching element and the diode is connected in parallel with these first capacitors. A circuit is connected, and a second series circuit of a diode and a switching element is connected in parallel with the second capacitor. One end of the reactor is connected to the connection point of the switching element and the diode of the first series circuit, and the output capacitor is connected between the other end of the reactor and the connection point of the diode and the switching element of the second series circuit.

この降圧チョッパ回路では、第１直列回路（又は第２直列回路）にサージ電圧による短絡故障が生じたときに、第２コンデンサ（又は第１コンデンサ）が過剰に昇圧されて耐圧破壊に至るおそれがある。
このような昇圧チョッパ回路のコンデンサの耐圧破壊を防止するために特許文献２に記載されている直流－直流変換装置が提案されている。 In this step-down chopper circuit, when a short-circuit failure occurs in the first series circuit (or the second series circuit) due to a surge voltage, the second capacitor (or the first capacitor) may be excessively boosted and the withstand voltage may be destroyed. be.
In order to prevent such breakdown of the withstand voltage of the capacitor of the step-up chopper circuit, the DC-DC converter described in Patent Document 2 has been proposed.

この直流－直流変換装置では、直流電源の正極側及び負極側にそれぞれリアクトルの一端が接続され、正極出力電線及び負極出力電線との間に、ダイオードと半導体スイッチング素子とを直列に接続した第１直列回路と、半導体スイッチング素子及びダイオードを直列に接続した第２直列回路とが直列に接続されている。そして、第１直列回路と並列に第１コンデンサが接続され、第２直列回路と並列に第２コンデンサが接続され、第１直列回路の半導体スイッチング素子及びダイオードの接続点に正極側のリアクトルの他端が接続され、第２直列回路のダイオード及び半導体スイッチング素子の接続点に負極側のリアクトルの他端が接続された構成とする。 In this DC-DC conversion device, one end of the reactor is connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply, respectively, and a diode and a semiconductor switching element are connected in series between the positive electrode output wire and the negative electrode output wire. A series circuit and a second series circuit in which a semiconductor switching element and a diode are connected in series are connected in series. Then, the first capacitor is connected in parallel with the first series circuit, the second capacitor is connected in parallel with the second series circuit, and the reactor on the positive side is added to the connection point of the semiconductor switching element and diode of the first series circuit. The end is connected, and the other end of the reactor on the negative side is connected to the connection point of the diode of the second series circuit and the semiconductor switching element.

この昇圧チョッパ回路で、第１直列回路（又は第２直列回路）に短絡故障が生じたときに、第２直列回路の半導体スイッチング素子（又は第１直列回路の半導体スイッチング素子をオン状態として第２コンデンサ（又は第１コンデンサ）が過剰に昇圧されて耐圧破壊することを防止するようにしている。 In this boost chopper circuit, when a short circuit failure occurs in the first series circuit (or the second series circuit), the semiconductor switching element of the second series circuit (or the semiconductor switching element of the first series circuit is turned on and the second is turned on. The capacitor (or the first capacitor) is excessively boosted to prevent the withstand voltage from being destroyed.

特開２００９－１８９２４１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-189241 特開２０１７－４２０２８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-4028

しかしながら、上記引用文献２に記載の先行技術では、昇圧チョッパ回路について短絡故障発生時にコンデンサの耐圧破壊を防止する構成が開示されているが、降圧チョッパ回路については短絡故障発生時にコンデンサの耐圧破壊を防止することには言及していない。
そこで、本発明は上述した引用文献１に係る発明の課題に着目してなされたものであり、スイッチング素子を含む直列回路に短絡故障が生じたときに、コンデンサの耐圧破壊を防止することができる降圧チョッパ回路及びこれを使用した電力変換装置を提供することを目的としている。 However, in the prior art described in Cited Document 2 above, a configuration is disclosed for a boost chopper circuit to prevent the withstand voltage of the capacitor from being broken when a short circuit failure occurs, but for a buck chopper circuit, the withstand voltage of the capacitor is broken when a short circuit failure occurs. No mention is made of prevention.
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the problem of the invention according to the above-mentioned Cited Document 1, and it is possible to prevent the withstand voltage of the capacitor from being destroyed when a short circuit failure occurs in the series circuit including the switching element. It is an object of the present invention to provide a step-down chopper circuit and a power conversion device using the circuit.

上記目的を達成するために、本発明に係る降圧チョッパ回路の一態様は、
直流電源の正極に接続した正極側電源線と直流電源の負極に接続された負極側電源線と、正極側電源線及び負極側電源線の間で正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、第２ダイオード及び負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、チョッパリアクトルの他端と第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路である。この降圧チョッパ回路は、第１直列回路が短絡状態となったときに昇圧される第２コンデンサに対して少なくとも一部が第２直列回路に形成される第１バイパス電流路と、第２直列回路が短絡状態となったときに昇圧される第１コンデンサに対して少なくとも一部が第１直列回路に形成される第２バイパス電流路を備えている。 In order to achieve the above object, one aspect of the step-down chopper circuit according to the present invention is
The first capacitor and the first capacitor connected to the positive side power supply line between the positive side power supply line connected to the positive side of the DC power supply, the negative side power supply line connected to the negative side of the DC power supply, and the positive side power supply line and the negative side power supply line . The capacitor series circuit of the second capacitor connected to the negative side power supply line, and the first switching element and the first diode connected to the positive side power supply line are connected in series and connected in parallel with the first capacitor. The first series circuit, the second series circuit in which the second switching element connected to the second diode and the power supply line on the negative side are connected in series and connected in parallel with the second capacitor, and the first switching of the first series circuit. A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the element and the first diode, and an output capacitor connected between the other end of the chopper reactor and the connection point between the second diode of the second series circuit and the second switching element. It is a step-down chopper circuit equipped with. This step-down chopper circuit includes a first bypass current path in which at least a part of the second capacitor that is boosted when the first series circuit is short-circuited is formed in the second series circuit, and a second series circuit. It is provided with a second bypass current path in which at least a part thereof is formed in the first series circuit with respect to the first capacitor which is boosted when the circuit is short-circuited.

本発明の一態様によれば、スイッチング素子を含む第１直列回路及び第２直列回路の一方に短絡故障が生じたときに、短絡故障した直列回路から短絡電流が供給されるコンデンサに対して短絡電流のバイパス電流路を形成するので、短絡故障が生じたときにコンデンサが昇圧されることを防止して耐圧破壊を防止できる降圧チョッパ回路を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, when a short circuit failure occurs in one of the first series circuit including the switching element and the second series circuit, a short circuit is made to the capacitor to which the short circuit current is supplied from the short circuit failure series circuit. Since a current bypass current path is formed, it is possible to provide a step-down chopper circuit that can prevent the capacitor from being boosted when a short-circuit failure occurs and prevent breakdown voltage breakdown.

本発明に係る電力変換装置の第１実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 1st Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 第１実施形態における短絡故障発生時の通電経路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the energization path at the time of the short circuit failure occurrence in 1st Embodiment. 本発明に係る電力変換装置の第２実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 第２実施形態における短絡故障発生時の通電経路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the energization path at the time of the short circuit failure occurrence in 2nd Embodiment. 本発明に係る電力変換装置の第３実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の第４及び第５の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 4th and 5th Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の第６実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 6th Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の第７実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 7th Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の第８実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 8th Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の第９実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 9th Embodiment of the power conversion apparatus which concerns on this invention. 第９実施形態の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the 9th Embodiment. 短絡判定用センサの第１変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st modification of the short circuit determination sensor. 短絡判定用センサの第２変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd modification of the short circuit determination sensor. 短絡判定用センサの第３変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd modification of the short circuit determination sensor. 図１５の短絡判定用センサを使用した短絡故障判定例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the short circuit failure determination example using the short circuit determination sensor of FIG. 短絡判定用センサの第４変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 4th modification of the short circuit determination sensor. 短絡判定用センサの第５変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 5th modification of the short circuit determination sensor. 短絡判定用センサの第６変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 6th modification of the short circuit determination sensor. 短絡判定用センサの第７変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 7th modification of the short circuit determination sensor.

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals.
Further, the embodiments shown below exemplify an apparatus or method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, and the like of the component parts. The arrangement etc. is not specified to the following. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims described in the claims.

以下、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置について図面を参照して説明する。
電力変換装置は、図１に示すように、直流電源１１と、ＤＣ－ＤＣコンバータを構成する降圧チョッパ回路１２と、インバータ１３と、例えばモータで構成される負荷１４とを備えている。 Hereinafter, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the power conversion device includes a DC power supply 11, a step-down chopper circuit 12 constituting a DC-DC converter, an inverter 13, and a load 14 composed of, for example, a motor.

降圧チョッパ回路１２は、直流電源１１に接続される入力側正極端子ｔｉｐ及び入力側負極端子ｔｉｎと、インバータ１３に接続される出力側正極端子ｔｏｐ及び出力側負極端子ｔｏｎとを備えている。入力側正極端子ｔｉｐ及び入力側負極端子ｔｉｎには、入力側正極電線（正極側電源線）Ｌｉｐ及び入力側負極電線（負極側電源線）Ｌｉｎが接続されている。なお、本実施形態では入力側正極電線Ｌｉｐにはヒューズや電流遮断装置で構成される電流遮断器２１及びフィルタリアクトル２２が介挿されている。ここで、フィルタリアクトル２２は、直流電源１１の急変動を抑制するために設けられている。 The step-down chopper circuit 12 includes an input-side positive electrode terminal tip and an input-side negative electrode terminal tin connected to the DC power supply 11, and an output-side positive electrode terminal top and an output-side negative electrode terminal ton connected to the inverter 13. An input side positive electrode wire (positive electrode side power line) Lip and an input side negative electrode wire (negative electrode side power line) Lin are connected to the input side positive electrode terminal tip and the input side negative electrode terminal tin. In this embodiment, a current circuit breaker 21 and a filter reactor 22 composed of a fuse and a current circuit breaker are inserted in the input side positive electrode wire Lip. Here, the filter reactor 22 is provided to suppress sudden fluctuations in the DC power supply 11.

また、降圧チョッパ回路１２は、入力側正極電線Ｌｉｐのフィルタリアクトル２２の後段側と入力側負極電線Ｌｉｎとの間に、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を直列に接続されたコンデンサ直列回路ＳＣ０が接続されている。
また、降圧チョッパ回路１２は、入力側正極電線Ｌｉｐ及び入力側負極電線Ｌｉｎ間に、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２と並列に第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２が接続されている。第１直列回路ＳＣ１は、入力側正極電線Ｌｉｐに接続された第１半導体スイッチング素子ＳＷ１と逆接続の第１ダイオードＤ１とが直列に接続されている。第２直列回路ＳＣ２は、第１直列回路ＳＣ１のＣの第２コンデンサＣ２と並列に接続された第２ダイオードＤ２と第２半導体スイッチング素子ＳＷ２とが直列に接続されている。ここで、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。 Further, the step-down chopper circuit 12 is a capacitor series circuit SC0 in which the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected in series between the rear stage side of the filter reactor 22 of the input side positive electrode wire Lip and the input side negative electrode wire Lin. Is connected.
Further, in the step-down chopper circuit 12, the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 are connected in parallel with the first capacitor C1 and the second capacitor C2 between the input side positive electrode wire Lip and the input side negative electrode wire Lin. .. In the first series circuit SC1, the first semiconductor switching element SW1 connected to the input side positive electrode wire Lip and the reversely connected first diode D1 are connected in series. In the second series circuit SC2, the second diode D2 connected in parallel with the second capacitor C2 of C of the first series circuit SC1 and the second semiconductor switching element SW2 are connected in series. Here, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are composed of, for example, MOSFETs.

具体的には、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１のドレインが入力側正極電線Ｌｉｐに接続され、ソースが第１ダイオードＤ１のカソードに接続されている。第２ダイオードＤ２はカソードが第１ダイオードＤ１のアノードに接続され、アノードが第２半導体スイッチング素子ＳＷ２のドレインに接続されている。第２半導体スイッチング素子ＳＷ２のソースは入力側負極電線Ｌｉｎに接続されている。 Specifically, the drain of the first semiconductor switching element SW1 is connected to the input side positive electrode wire Lip, and the source is connected to the cathode of the first diode D1. The cathode of the second diode D2 is connected to the anode of the first diode D1, and the anode is connected to the drain of the second semiconductor switching element SW2. The source of the second semiconductor switching element SW2 is connected to the input side negative electrode wire Lin.

これら半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴに限らず絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子等の他の半導体スイッチング素子を適用することができる。また、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成され、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧より低い耐圧に設定されている。 These semiconductor switching elements SW1 and SW2 are not limited to MOSFETs, and other semiconductor switching elements such as isolated gate bipolar transistors, bipolar transistors, and wideband gap semiconductor switching elements can be applied. Further, the first diode D1 and the second diode D2 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element, and are set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2.

さらに、降圧チョッパ回路１２は、第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第１ダイオードＤ１間の接続点に一端が接続されたチョッパリアクトル２３と、このチョッパリアクトル２３の他端と第２直列回路ＳＣ２の第２ダイオードＤ２及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２の接続点との間に接続された出力コンデンサＣｏとを備えている。出力コンデンサＣｏの両端が出力側正極端子ｔｏｐ及び出力側負極端子ｔｏｎに接続されている。 Further, the step-down chopper circuit 12 includes a chopper reactor 23 having one end connected to a connection point between the first semiconductor switching element SW1 and the first diode D1 of the first series circuit SC1, and the other end and the second of the chopper reactor 23. It includes an output capacitor Co connected between the second diode D2 of the series circuit SC2 and the connection point of the second semiconductor switching element SW2. Both ends of the output capacitor Co are connected to the output side positive electrode terminal top and the output side negative electrode terminal ton.

そして、第１直列回路ＳＣ１の半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２直列回路ＳＣ２の半導体スイッチング素子ＳＷ２の制御端子となるゲート端子には制御装置２４から第１ゲート信号Ｓｇ１及び第２ゲート信号Ｓｇ２が個別に供給されている。
第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２には、それぞれ端子間電圧Ｖｃ１及びＶｃ２を検出する第１電圧センサＳＶ１及び第２電圧センサＳＶ２が設けられ、これら第１電圧センサＳＶ１及び第２電圧センサＳＶ２で検出した端子間電圧Ｖｃ１及びＶｃ２が制御装置２４に供給されている。 Then, the first gate signal Sg1 and the second gate signal Sg2 are individually supplied from the control device 24 to the gate terminal serving as the control terminal of the semiconductor switching element SW1 of the first series circuit SC1 and the semiconductor switching element SW2 of the second series circuit SC2. It is being supplied.
The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are provided with a first voltage sensor SV1 and a second voltage sensor SV2 for detecting the voltage between terminals Vc1 and Vc2, respectively. The detected inter-terminal voltages Vc1 and Vc2 are supplied to the control device 24.

制御装置２４では、第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１及び第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２に基づいて第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２の一方に短絡故障が生じているか否かを判定する。すなわち、第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１が予め設定した電圧値（設定電圧値）未満であるときには第２直列回路ＳＣ２が正常であると判定する。また、端子間電圧Ｖｃ１が設定電圧値以上となったときには第２直列回路ＳＣ２が短絡故障を生じていると判定する。さらに、第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２が予め設定した電圧値（設定電圧値）未満であるときには第１直列回路ＳＣ１が正常であると判定する。また、端子間電圧Ｖｃ２が設定電圧値以上となったときに第２直列回路ＳＣ２が短絡故障を生じていると判定する。 In the control device 24, whether or not one of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 has a short circuit failure is determined based on the terminal voltage Vc1 of the first capacitor C1 and the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2. judge. That is, when the voltage Vc1 between the terminals of the first capacitor C1 is less than the preset voltage value (set voltage value), it is determined that the second series circuit SC2 is normal. Further, when the voltage between terminals Vc1 becomes equal to or higher than the set voltage value, it is determined that the second series circuit SC2 has a short circuit failure. Further, when the voltage Vc2 between the terminals of the second capacitor C2 is less than the preset voltage value (set voltage value), it is determined that the first series circuit SC1 is normal. Further, when the voltage between terminals Vc2 becomes equal to or higher than the set voltage value, it is determined that the second series circuit SC2 has a short circuit failure.

また、制御装置２４は、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が生じていると判定したときに、インバータ１３の各半導体スイッチング素子をオフ状態に制御する。これと同時に、制御装置２４は、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）への充電電流の供給を阻止するように第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態に制御する。 Further, the control device 24 controls each semiconductor switching element of the inverter 13 to the off state when it is determined that the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short circuit failure. At the same time, the control device 24 turns on the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) so as to block the supply of the charging current to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Control.

次に、上記第１実施形態の動作を説明する。
直流電源１１から出力される直流電圧が降圧チョッパ回路１２で所定電圧に降圧されてインバータ１３に供給され、このインバータ１３で直流電圧を例えば三相交流電圧に変換して負荷である三相モータ１４に供給して、三相モータ１４を駆動する。
このとき、降圧チョッパ回路１２では、先ず、制御装置２４によって第１半導体スイッチング素子ＳＷ１がオン状態に制御され、且つ第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオン状態に制御される。これにより、第１コンデンサＣ１から１半導体スイッチング素子ＳＷ１、チョッパリアクトル２３、出力コンデンサＣｏ、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２第２コンデンサＣ２を通じて第１コンデンサＣ１に戻る電流路が形成される。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
The DC voltage output from the DC power supply 11 is stepped down to a predetermined voltage by the step-down chopper circuit 12 and supplied to the inverter 13, and the DC voltage is converted into, for example, a three-phase AC voltage by the inverter 13, and the load is a three-phase motor 14. To drive the three-phase motor 14.
At this time, in the step-down chopper circuit 12, first, the control device 24 controls the first semiconductor switching element SW1 to be in the ON state, and the second semiconductor switching element SW2 is controlled to be in the ON state. As a result, a current path is formed from the first capacitor C1 to the first capacitor C1 through the first semiconductor switching element SW1, the chopper reactor 23, the output capacitor Co, and the second semiconductor switching element SW2 second capacitor C2.

また、制御装置２４によって、第１スイッチング素子ＳＷ１がオン状態に制御され、第２スイッチング素子ＳＷ２がオフ状態に制御されると、第１コンデンサＣ１から第１半導体スイッチング素子ＳＷ１、チョッパリアクトル２３、出力コンデンサＣｏ、第２ダイオードＤ２を通じて第１コンデンサＣ１に戻る電流路が形成される。
さらに、制御装置２４によって、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態に制御され、且つ第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオン状態に制御されると、第２コンデンサＣ２から第１ダイオードＤ１、チョッパリアクトル２３、出力コンデンサＣｏ、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２を通じて第２コンデンサＣ２に戻る電流路が形成される。 Further, when the first switching element SW1 is controlled to the ON state and the second switching element SW2 is controlled to the OFF state by the control device 24, the first capacitor C1 to the first semiconductor switching element SW1, the chopper reactor 23, and the output. A current path is formed to return to the first capacitor C1 through the capacitor Co and the second diode D2.
Further, when the first semiconductor switching element SW1 is controlled to the off state and the second semiconductor switching element SW2 is controlled to the on state by the control device 24, the second capacitor C2 to the first diode D1 and the chopper reactor 23, A current path returning to the second capacitor C2 is formed through the output capacitor Co and the second semiconductor switching element SW2.

また、制御装置２４によって、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態に制御され、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオフ状態に制御されると、第１ダイオードＤ１からチョッパリアクトル２３、出力コンデンサＣｏ、第２ダイオードＤ２を通じて第１ダイオードＤ１に戻る電流路が形成される。
これによって、出力コンデンサＣｏの正極の電圧値が第１コンデンサＣ１の電圧値と第２コンデンサＣ２の電圧値との合計値よりも小さくなるように、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２のオンオフ動作が繰り返され、オンオフの時比率の大きさ、すなわちデューティ比が制御される。 Further, when the first semiconductor switching element SW1 is controlled to the off state and the second semiconductor switching element SW2 is controlled to the off state by the control device 24, the chopper reactor 23, the output capacitor Co, and the second diode D1 are controlled. A current path is formed through the diode D2 and back to the first diode D1.
As a result, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element so that the voltage value of the positive electrode of the output capacitor Co becomes smaller than the total value of the voltage value of the first capacitor C1 and the voltage value of the second capacitor C2. The on / off operation of SW2 is repeated, and the magnitude of the on / off time ratio, that is, the duty ratio is controlled.

このような降圧チョッパ回路１２では、故障が発生したときは、降圧チョッパ回路１２の半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２をオフしたり、後段の負荷１４を駆動するインバータ１３の半導体スイッチング素子をオフしたりして、負荷である三相モータ１４に電流が流れないようにして保護を図るのが一般的である。
しかしながら、降圧チョッパ回路１２では、片側の直列回路、例えば第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１と第１ダイオードＤ１とが電圧サージなどで短絡故障したとき、通常の対策として、インバータ１３の半導体スイッチング素子をオフすることにより負荷となる三相モータ１４を降圧チョッパ回路１２から切り離し、降圧チョッパ回路１２のもう一方の第２直列回路ＳＣ２の第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態とする操作を行う。 In such a step-down chopper circuit 12, when a failure occurs, the semiconductor switching elements SW1 and SW2 of the step-down chopper circuit 12 are turned off, or the semiconductor switching element of the inverter 13 that drives the load 14 in the subsequent stage is turned off. Therefore, it is common to protect the three-phase motor 14, which is a load, from flowing current.
However, in the step-down chopper circuit 12, when a series circuit on one side, for example, the first semiconductor switching element SW1 of the first series circuit SC1 and the first diode D1 are short-circuited due to a voltage surge or the like, the inverter 13 is used as a normal countermeasure. The operation of disconnecting the three-phase motor 14 that becomes a load by turning off the semiconductor switching element from the step-down chopper circuit 12 and turning off the second semiconductor switching element SW2 of the second series circuit SC2 of the other step-down chopper circuit 12 is performed. conduct.

このとき、フィルタリアクトル２２、短絡故障した第１スイッチング素子ＳＷ１、第１ダイオードＤ１及び反対側の第２コンデンサＣ２が直流電源１１に対して直列共振回路を形成する。このため、第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２が、通常動作時の電圧よりも遥かに高くなってしまう。通常時には、第２コンデンサＣ２の電圧は、直流電源１１の半分の電圧で運転するため、この直列共振回路によって、第２コンデンサＣ２の電圧は通常時の３倍程度以上に達しようとする。第２コンデンサＣ２の耐圧が低い場合は、耐圧破壊し、そのエネルギが解放されて、爆発や焼損するおそれがある。 At this time, the filter reactor 22, the short-circuited first switching element SW1, the first diode D1, and the second capacitor C2 on the opposite side form a series resonance circuit with respect to the DC power supply 11. Therefore, the voltage Vc2 between the terminals of the second capacitor C2 becomes much higher than the voltage during normal operation. Normally, the voltage of the second capacitor C2 is operated at half the voltage of the DC power supply 11, so that the voltage of the second capacitor C2 tends to reach about three times or more of the normal voltage by this series resonance circuit. If the withstand voltage of the second capacitor C2 is low, the withstand voltage is broken and the energy is released, which may cause an explosion or burning.

また、図１のように直流電源１１とフィルタリアクトル２２と直列に電流遮断装置やヒューズなどの電流遮断器２１を設けて、この電流遮断器２１によって直列共振電流の遮断を図ることになる。
しかしながら、ヒューズの溶断には大きな電流が必要であり、また、時間が掛かるため、先に第２コンデンサＣ２の電圧が上昇してしまう。一方、電流遮断装置で遮断するには、フィルタリアクトル２２のインダクタンスが大きなために、速い遮断を行うことができない。すなわち、速い遮断を行った場合には、半導体スイッチング素子などではオフサージを生じて破壊され、短絡故障となった場合には、直列共振電流を遮断することができなくなってしまうことから、遮断もゆっくりとしたものとする必要がある。また、機械的な接触遮断装置で直列共振電流を遮断してコンデンサＣ２の耐圧破壊を防ぐことは困難である。したがって、直列共振電流の遮断によって第２コンデンサＣ２の耐圧破壊を防止することはできない。 Further, as shown in FIG. 1, a current circuit breaker 21 such as a current circuit breaker or a fuse is provided in series with the DC power supply 11 and the filter reactor 22, and the current circuit breaker 21 cuts off the series resonance current.
However, since a large current is required to blow the fuse and it takes time, the voltage of the second capacitor C2 rises first. On the other hand, in order to cut off with a current cutoff device, fast cutoff cannot be performed because the inductance of the filter reactor 22 is large. That is, when a fast cutoff is performed, an off-surge occurs in a semiconductor switching element or the like and it is destroyed, and in the case of a short circuit failure, the series resonance current cannot be cut off, so that the cutoff is also slow. It is necessary to assume that. Further, it is difficult to prevent the withstand voltage of the capacitor C2 from being broken by cutting off the series resonance current with a mechanical contact breaking device. Therefore, it is not possible to prevent the breakdown voltage of the second capacitor C2 from being destroyed by cutting off the series resonance current.

このため、第１実施形態では、第１直列回路ＳＣ１に短絡故障が発生し、これによって第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２が予め設定した設定値まで上昇すると、制御装置２４によって、第1直列回路ＳＣ１の短絡故障が発生したことが検出される。この短絡故障の発生を検出すると制御装置２４は、インバータ１３に含まれる半導体スイッチング素子をオフ状態に制御して、負荷である三相モータ１４を降圧チョッパ回路１２から切り離す。 Therefore, in the first embodiment, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 and the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2 rises to a preset value, the control device 24 causes the first series. It is detected that a short circuit failure of the circuit SC1 has occurred. When the occurrence of this short-circuit failure is detected, the control device 24 controls the semiconductor switching element included in the inverter 13 to the off state, and disconnects the three-phase motor 14 which is a load from the step-down chopper circuit 12.

これと同時に、第１直列回路ＳＣ１の半導体スイッチング素子ＳＷ１をオフ状態とするとともに、第２直列回路ＳＣ２の半導体スイッチング素子ＳＷ２をオン状態とする。このため、降圧チョッパ回路１２は、図２に示すように、第１直列回路ＳＣ１では短絡故障が生じているので、半導体スイッチング素子ＳＷ１をオフ状態に制御しても閉路されず、短絡状態を維持する。このときの第２コンデンサＣ２に供給される直列共振電流は第１直列回路ＳＣ１が短絡故障しているので制御することができない。 At the same time, the semiconductor switching element SW1 of the first series circuit SC1 is turned off, and the semiconductor switching element SW2 of the second series circuit SC2 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 2, since the step-down chopper circuit 12 has a short-circuit failure in the first series circuit SC1, the circuit is not closed even if the semiconductor switching element SW1 is controlled to the off state, and the short-circuit state is maintained. do. The series resonance current supplied to the second capacitor C2 at this time cannot be controlled because the first series circuit SC1 has a short-circuit failure.

第２直列回路ＳＣ２では、半導体スイッチング素子ＳＷ２がオン状態に制御されるが、ダイオードＤ２が逆方向接続されているので、ダイオードＤ２のカソード電圧が耐圧に達するまでは第２コンデンサＣ２が昇圧される。言い換えると、第２コンデンサＣ２の電圧を第２ダイオードＤ２のみによって保持することになる。
そして、ダイオードＤ２のカソード電圧が第２コンデンサＣ２の耐圧より低い電圧に達するとダイオードＤ２が降伏して、ダイオードＤ２及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２を通じる電流路が形成される（図示せず）。このため、第２コンデンサＣ２と並列に第１バイパス電流路が形成されるので、第２コンデンサＣ２の昇圧が停止されるとともに第２コンデンサＣ２の放電が開始される。 In the second series circuit SC2, the semiconductor switching element SW2 is controlled to be in the ON state, but since the diode D2 is connected in the opposite direction, the second capacitor C2 is boosted until the cathode voltage of the diode D2 reaches the withstand voltage. .. In other words, the voltage of the second capacitor C2 is held only by the second diode D2.
Then, when the cathode voltage of the diode D2 reaches a voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor C2, the diode D2 yields to form a current path through the diode D2 and the second semiconductor switching element SW2 (not shown). Therefore, since the first bypass current path is formed in parallel with the second capacitor C2, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge of the second capacitor C2 is started.

この第２ダイオードＤ２が降伏して第１バイパス電流路が形成されると、直流電源１１が短絡故障している第１直列回路ＳＣ１と第２ダイオードＤ２の降伏によって短絡状態となる。このため、直流電源１１から大きな短絡電流が流れることにより、電流遮断器２１（ヒューズ等）によって電流経路が遮断され、降圧チョッパ回路１２が停止する。
逆に、第２直列回路ＳＣ２が短絡故障した場合には、第１直列回路ＣＳ１の半導体スイッチング素子ＳＷ１をオン状態に制御することにより、第１コンデンサＣ１の昇圧を第１ダイオードで保持する。そして、第１ダイオードＤ１のカソード電圧が第１コンデンサの耐圧より低い電圧に達すると、第１ダイオードＤ１が降伏して第１直列回路ＳＣ１が短絡状態となり、第１コンデンサＣ１と並列に第２バイパス電流路が形成される。このため、第１コンデンサＣ１の昇圧が停止されるとともに放電が開始される。 When the second diode D2 yields to form the first bypass current path, the DC power supply 11 is short-circuited due to the breakdown of the first series circuit SC1 and the second diode D2. Therefore, when a large short-circuit current flows from the DC power supply 11, the current path is cut off by the current circuit breaker 21 (fuse or the like), and the step-down chopper circuit 12 is stopped.
On the contrary, when the second series circuit SC2 fails due to a short circuit, the boost of the first capacitor C1 is held by the first diode by controlling the semiconductor switching element SW1 of the first series circuit CS1 to the ON state. When the cathode voltage of the first diode D1 reaches a voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the first diode D1 yields and the first series circuit SC1 is short-circuited, and the second bypass is performed in parallel with the first capacitor C1. A current path is formed. Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started.

この第１ダイオードＤ１が降伏して第２バイパス電流路が形成されると、直流電源１１が短絡故障している第２直列回路ＳＣ２と第１ダイオードＤ１の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器２１（ヒューズ等）によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路１２が停止する。
このように、第１実施形態では、第１コンデンサＣ１の耐圧に対して、第１ダイオードＤ１の耐圧を低く設定する。また、第２コンデンサＣ２の耐圧に対して、第２ダイオードＤ２の耐圧を低く設定する。これと同時に、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生した場合に、第２直列回路ＳＣ２の第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態とする。 When the first diode D1 yields and the second bypass current path is formed, the DC power supply 11 is short-circuited due to the breakdown of the second series circuit SC2 and the first diode D1. Therefore, the step-down chopper circuit 12 is stopped by cutting off the current path by the current circuit breaker 21 (fuse or the like).
As described above, in the first embodiment, the withstand voltage of the first diode D1 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1. Further, the withstand voltage of the second diode D2 is set lower than the withstand voltage of the second capacitor C2. At the same time, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching of the first series circuit SC1) of the second series circuit SC2 is switched. The element SW1) is turned on.

これにより、第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）が降伏することにより、第１コンデンサＣ１（又は第２コンデンサＣ２）の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、降伏させる第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２を加工の容易なワイドバンドギャップ半導体以外の半導体で構成することにより、コンデンサＣ１及びＣ２の耐圧より低い耐圧を容易に設定することができる。 As a result, the second diode D2 (or the first diode D1) yields, so that the breakdown voltage of the first capacitor C1 (or the second capacitor C2) can be prevented from breaking down.
At this time, by configuring the first diode D1 and the second diode D2 to yield with a semiconductor other than the wide bandgap semiconductor which is easy to process, the withstand voltage lower than the withstand voltage of the capacitors C1 and C2 can be easily set.

次に、本発明の第２実施形態について図３及び図４を伴って説明する。
この第２実施形態では、コンデンサに対するバイパス電流路の形成を変更したものである。
第２実施形態では、第１直列回路ＳＣ１がワイドバンドギャップ半導体素子で構成された第１半導体スイッチング素子ＳＷ１と、同様にワイドバンドギャップ半導体素子で構成された逆流防止用の第１ダイオードＤ１とで直列回路を構成している。 Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
In this second embodiment, the formation of the bypass current path for the capacitor is modified.
In the second embodiment, the first series circuit SC1 is composed of a first semiconductor switching element SW1 composed of a wide bandgap semiconductor element and a first diode D1 for backflow prevention similarly composed of a widebandgap semiconductor element. It constitutes a series circuit.

また、第１直列回路ＳＣ１は、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１と並列に接続されたバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１と、第１ダイオードＤ１と並列に接続されたバイパス用ダイオードＤＢ１とを備えている。
バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びバイパス用ダイオードＤＢ１は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成されている。また、バイパス用ダイオードＤＢ１は、第１ダイオードＤ１の耐圧及び第１コンデンサＣ１の耐圧より低い耐圧に設定されている。 Further, the first series circuit SC1 includes a bypass semiconductor switching element SWB1 connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 and a bypass diode DB1 connected in parallel with the first diode D1.
The bypass semiconductor switching element SWB1 and the bypass diode DB1 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element. Further, the bypass diode DB1 is set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first diode D1 and the withstand voltage of the first capacitor C1.

また、第２直列回路ＳＣ２がワイドバンドギャップ半導体素子で構成された第１半導体スイッチング素子ＳＷ２と、同様にワイドバンドギャップ半導体素子で構成された逆流防止用の第２ダイオードＤ２とで直列回路を構成している。
また、第２直列回路ＳＣ２は、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２と並列に接続されたバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ２と、第２ダイオードＤ２と並列に接続されたバイパス用ダイオードＤＢ２とを備えている。 Further, the second series circuit SC2 is composed of a first semiconductor switching element SW2 composed of a wide bandgap semiconductor element and a second diode D2 for backflow prevention similarly composed of a widebandgap semiconductor element. is doing.
Further, the second series circuit SC2 includes a bypass semiconductor switching element SWB2 connected in parallel with the second semiconductor switching element SW2, and a bypass diode DB2 connected in parallel with the second diode D2.

バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ２及びバイパス用ダイオードＤＢ２は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成されている。また、バイパス用ダイオードＤＢ２は、第２ダイオードの耐圧及び第２コンデンサＣ２の耐圧より低い耐圧に設定されている。
ここで、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２と、バイパス用ダイオードＤＢ１及びＤＢ２とは異なるパッケージに収容されている。第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２も異なるパッケージに収容されている。 The bypass semiconductor switching element SWB2 and the bypass diode DB2 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element. Further, the bypass diode DB2 is set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second diode and the withstand voltage of the second capacitor C2.
Here, the first diode D1 and the second diode D2 are housed in different packages from the bypass diodes DB1 and DB2. The first diode D1 and the second diode D2 are also housed in different packages.

そして、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２は、降圧チョッパ回路１２の短絡故障を生じていない通常動作時に制御装置２４によってオンオフ制御される。これに対して、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びＳＷＢ２は、第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２の何れか一方が短絡故障状態となったときに制御装置２４によってオン状態に制御される。この場合、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びＳＷＢ２は、短絡故障発生時に同時にオン状態に制御してもよく、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡故障となったときにバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ２（又はＳＷＢ１）のみをオン状態とするようにしてもよい。 Then, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are on / off controlled by the control device 24 during normal operation in which the short-circuit failure of the step-down chopper circuit 12 does not occur. On the other hand, the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 are controlled to the ON state by the control device 24 when either one of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 is in the short circuit failure state. In this case, the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 may be controlled to be on at the same time when a short circuit failure occurs, and when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short circuit failure, the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 may be controlled to be on. Only the semiconductor switching element SWB2 (or SWB1) may be turned on.

その他の構成については、前述した第１実施形態と同様の構成を有し、第１実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２実施形態によると、第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２に短絡故障を生じていない正常状態では、制御装置２４によって、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオンオフ制御される。これにより、出力コンデンサＣｏから第１コンデンサＣ１の電圧値及び第２コンデンサの電圧値の合計値より低くなるように降圧した直流電圧がインバータ１３に出力される。 Other configurations have the same configurations as those of the first embodiment described above, and the parts corresponding to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to this second embodiment, in the normal state in which the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 are not short-circuited, the control device 24 turns the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 on and off. Be controlled. As a result, the DC voltage stepped down from the output capacitor Co so as to be lower than the total value of the voltage value of the first capacitor C1 and the voltage value of the second capacitor is output to the inverter 13.

また、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡故障となった場合には、第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２（又は第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１）の増加を電圧センサＳＶ２（又はＳＶ１）で検出することができる。この電圧センサＳＶ２（又はＳＶ１）の検出電圧が制御装置２４に供給される。
このため、制御装置２４で、端子間電圧Ｖｃ２（又はＶｃ１）が予め設定した設定電圧以上となると、インバータ１３の各半導体スイッチング素子をオフ状態としてインバータ１３及び三相モータ１４を降圧チョッパ回路１２から切り離す。これと同時に、制御装置２４は、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に制御するとともに、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びＳＷＢ２（又はＳＷＢのみ）をオン状態に制御する。 If the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short-circuit failure, the voltage between the terminals of the second capacitor C2 Vc2 (or the voltage Vc1 between the terminals of the first capacitor C1) is increased. It can be detected by the sensor SV2 (or SV1). The detected voltage of the voltage sensor SV2 (or SV1) is supplied to the control device 24.
Therefore, when the voltage between terminals Vc2 (or Vc1) in the control device 24 becomes equal to or higher than the preset voltage, the inverter 13 and the three-phase motor 14 are turned off from the step-down chopper circuit 12 with each semiconductor switching element of the inverter 13 turned off. Separate. At the same time, the control device 24 controls the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 to the off state, and controls the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 (or SWB only) to the on state.

したがって、図４に示すように、短絡故障した第１直列回路ＳＣ１では、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第１ダイオードＤ１とバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１が導通状態となるので、バイパス用ダイオードＤＢ１のみが逆方向に接続された状態を維持する。これに対して、第２直列回路ＳＣ２では、第２ダイオードＤ２及びバイパス用ダイオードＤＢ２は逆方向に接続された状態を維持し、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２もオフ状態となっており、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ２のみが導通状態となる。 Therefore, as shown in FIG. 4, in the first series circuit SC1 in which the short circuit fails, the first semiconductor switching element SW1 and the first diode D1 and the bypass semiconductor switching element SWB1 are in a conductive state, so that only the bypass diode DB1 is in a conductive state. Stay connected in the opposite direction. On the other hand, in the second series circuit SC2, the second diode D2 and the bypass diode DB2 are maintained in a state of being connected in the opposite direction, and the second semiconductor switching element SW2 is also in an off state, so that the bypass semiconductor is used. Only the switching element SWB2 is in a conductive state.

したがって、第２コンデンサＣ２は、第１直列回路ＳＣ１を介して電流が流れるので端子間電圧Ｖｃ２が上昇する。しかしながら、第２コンデンサＣ２の耐圧より低い耐圧に設定されたバイパス用ダイオードＣＢ２の耐圧に達すると、バイパス用ダイオードＤＢ２が降伏して導通状態となる。
このため、第２直列回路ＳＣ２が導通状態なることにより、第２コンデンサＣ２に対して並列な第１バイパス電流路が形成される。したがって、第２コンデンサＣ２の昇圧が停止されるとともに第２コンデンサＣ２の放電が開始される。 Therefore, since the current flows through the first series circuit SC1 in the second capacitor C2, the terminal voltage Vc2 rises. However, when the withstand voltage of the bypass diode CB2 set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor C2 is reached, the bypass diode DB2 yields and becomes conductive.
Therefore, when the second series circuit SC2 becomes conductive, a first bypass current path parallel to the second capacitor C2 is formed. Therefore, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge of the second capacitor C2 is started.

このバイパス用ダイオードＤＢ２が降伏してバイパス電流路が形成されると、直流電源１１が短絡故障している第１直列回路ＳＣ１とバイパス用ダイオードＤＢ２の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器２１（ヒューズ等）によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路１２が停止する。
同様に、第２直列回路ＳＣ２が短絡故障した場合には、第１直列回路ＣＳ１のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１をオン状態に制御することにより、第１コンデンサＣ１の昇圧をバイパス用ダイオードＤＢ１で保持する。そして，バイパス用ダイオードＤＢ１のカソード電圧が第１コンデンサの耐圧より低い耐圧に達すると、バイパス用ダイオードＤＢ１が降伏して第１直列回路ＳＣ１が短絡状態となり、第１コンデンサＣ１と並列に第２バイパス電流路が形成される。このため、第１コンデンサＣ１の昇圧が停止されるとともに放電が開始される。 When the bypass diode DB2 yields to form a bypass current path, the DC power supply 11 is short-circuited due to the breakdown of the first series circuit SC1 and the bypass diode DB2. Therefore, the step-down chopper circuit 12 is stopped by cutting off the current path by the current circuit breaker 21 (fuse or the like).
Similarly, when the second series circuit SC2 is short-circuited, the bypass semiconductor switching element SWB1 of the first series circuit CS1 is controlled to be in the ON state, so that the boost of the first capacitor C1 is held by the bypass diode DB1. do. When the cathode voltage of the bypass diode DB1 reaches a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the bypass diode DB1 yields and the first series circuit SC1 is short-circuited, and the second bypass is performed in parallel with the first capacitor C1. A current path is formed. Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started.

このバイパス用ダイオードＤＢ１が降伏して第２バイパス電流路が形成されると、直流電源１１が短絡故障している第２直列回路ＳＣ２とバイパス用ダイオードＤＢ１の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器２１（ヒューズ等）によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路１２が停止する。
このように、第２実施形態では、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧に対して、バイパス用ダイオードＤＢ１及びＤＢ２の耐圧を低く設定する。これと同時に、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生した場合に、第２直列回路ＳＣ２のバイパス用スイッチング素子ＳＷＢ２（又は第１直列回路ＳＣ１のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１）をオン状態とする。 When the bypass diode DB1 yields to form a second bypass current path, the DC power supply 11 is short-circuited due to the breakdown of the second series circuit SC2 and the bypass diode DB1. Therefore, the step-down chopper circuit 12 is stopped by cutting off the current path by the current circuit breaker 21 (fuse or the like).
As described above, in the second embodiment, the withstand voltage of the bypass diodes DB1 and DB2 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. At the same time, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the bypass switching element SWB2 of the second series circuit SC2 (or the bypass semiconductor switching element of the first series circuit SC1). SWB1) is turned on.

これにより、第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）が降伏することにより、第１コンデンサＣ１（又は第２コンデンサＣ２）の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、降伏させるバイパス用ダイオードＤＢ１及びＤＢ２をワイドバンドギャップ半導体以外の加工の容易な半導体で構成することにより、コンデンサＣ１及びＣ２の耐圧より低い耐圧を容易に設定することができる。 As a result, the second diode D2 (or the first diode D1) yields, so that the breakdown voltage of the first capacitor C1 (or the second capacitor C2) can be prevented from breaking down.
At this time, by configuring the bypass diodes DB1 and DB2 to yield with a semiconductor other than the wide bandgap semiconductor that can be easily processed, it is possible to easily set a withstand voltage lower than the withstand voltage of the capacitors C1 and C2.

また、降伏して短絡したバイパス用ダイオードＤＢ１及びＤＢ２は、耐圧破壊することがある。高価なワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２を降伏させないことで、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の故障を防止することができる。
また、降伏させるバイパス用ダイオードＤＢ１及びＤＢ２は、ワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２とは異なるパッケージに収容しているので、バイパス用ダイオードＤＢ１又はＤＢ２の交換時に第１ダイオードＤ１又は第２ダイオードＤ２を交換せずに済む利点がある。 Further, the bypass diodes DB1 and DB2 that have yielded and short-circuited may be broken down withstand voltage. By not yielding the first diode D1 and the second diode D2 composed of an expensive wide bandgap semiconductor element, it is possible to prevent the failure of the first diode D1 and the second diode D2.
Further, since the bypass diodes DB1 and DB2 to be yielded are housed in a package different from the first diode D1 and the second diode D2 composed of the wide bandgap semiconductor element, when the bypass diode DB1 or DB2 is replaced. There is an advantage that the first diode D1 or the second diode D2 does not need to be replaced.

さらに、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障時にオン状態とするバイパス用半導体スイッチング素子ＳＢ２（又はＳＢ１）は、短絡耐量を超えて破壊される場合がある。そのため、高価なワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）を導通させないことで、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の破壊を防止することができる。 Further, the bypass semiconductor switching element SB2 (or SB1) that is turned on when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short circuit failure may be destroyed in excess of the short circuit tolerance. Therefore, by not conducting the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) composed of an expensive wideband gap semiconductor element, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) can be used. It can prevent destruction.

また、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びＳＷＢ２と第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２とを異なるパッケージに収容することにより、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１及びＳＷＢ２の故障時に第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２を同時に交換せずに済む利点がある。 Further, by housing the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 and the first semiconductor switching elements SW1 and the second semiconductor switching element SW2 in different packages, the first semiconductor switching element when the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 fail. There is an advantage that the SW1 and the second semiconductor switching element SW2 do not need to be replaced at the same time.

次に、本発明の第３実施形態について図５を伴って説明する。
この第３実施形態では、前述した第２の実施形態において、双方向コンバータとして動作可能な構成としたものである。
すなわち、第３実施形態では、図５に示すように、第１直列回路ＳＣ１では、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１と並列に昇圧用ダイオードＤＢｏ１を逆並列に接続している。また、第１ダイオードＤ１と並列に昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１を接続している。 Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this third embodiment, in the second embodiment described above, the configuration is such that it can operate as a bidirectional converter.
That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, in the first series circuit SC1, the boosting diode DBo1 is connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 in antiparallel. Further, a step-up semiconductor switching element SWBo1 is connected in parallel with the first diode D1.

また、第２直列回路ＳＣ２では、第２ダイオードＤ２と並列に昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ２を接続している。また、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２と並列に昇圧用ダイオードＤＢｏ２を逆並列に接続している。
ここで、昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１及びＳＷＢｏ２の耐圧は第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧より低くなるように設定されている。昇圧用ダイオードＤＢｏ１及びＤＢｏ２の化学組成は、ワイドバンドギャップ半導体であっても、それ以外であってもよく、パッケージは、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２と同じであっても、別であってもよい。 Further, in the second series circuit SC2, the step-up semiconductor switching element SWBo2 is connected in parallel with the second diode D2. Further, the boost diode DBo2 is connected in parallel with the second semiconductor switching element SW2 in antiparallel.
Here, the withstand voltage of the step-up semiconductor switching elements SWBo1 and SWBo2 is set to be lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The chemical composition of the boosting diodes DBo1 and DBo2 may be a wide bandgap semiconductor or other than that, and the package may be the same as that of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2. , May be different.

この第３実施形態によると、制御装置２４によって第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をオンオフ制御することにより、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に直流電源１１の直流電圧より低い直流電圧を出力する降圧チョッパとして動作させることができる。
この降圧チョッパとして動作させる場合には、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡故障したときに、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態とし、昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ２（又はＳＷＢｏ１）を降伏させて第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス流路（又は第２バイパス電流路）を形成することができる。 According to this third embodiment, by controlling the on / off control of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 by the control device 24, the DC power supply 11 is similarly connected to the first and second embodiments described above. It can be operated as a step-down chopper that outputs a DC voltage lower than the DC voltage.
When operating as this step-down chopper, when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) fails in a short circuit, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is turned on. The boosting semiconductor switching element SWBo2 (or SWBo1) can be yielded to form a first bypass flow path (or second bypass current path) with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).

一方、三相モータ１４からの回生電圧がインバータ１３を介して出力側正極端子ｔｏｐ及び出力側負極端子ｔｏｎに入力される場合には、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に制御するとともに、昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１及びＳＷＢｏ２を制御装置２４によってオンオフ制御することより、回生電圧を昇圧して直流電源１１を充電する昇圧チョッパとして動作させることができる。 On the other hand, when the regenerative voltage from the three-phase motor 14 is input to the output side positive electrode terminal top and the output side negative electrode terminal ton via the inverter 13, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are turned off. By controlling the state and controlling the boosting semiconductor switching elements SWBo1 and SWBo2 on and off by the control device 24, it can be operated as a boost chopper that boosts the regenerative voltage and charges the DC power supply 11.

この昇圧チョッパとして動作させた場合には、第２直列回路ＳＣ２が短絡故障したときに、出力コンデンサＣｏからの電流がチョッパリアクトル２３、昇圧用ダイオードＤＢｏ１、第１コンデンサＣ１、第２直列回路ＳＣ２の短絡状態の第２ダイオードＤ２を通って出力コンデンサＣｏに流れる。これによって、第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１が昇圧される。 When operated as this boost chopper, when the second series circuit SC2 fails due to a short circuit, the current from the output capacitor Co is the chopper reactor 23, the boost diode DBo1, the first capacitor C1, and the second series circuit SC2. It flows to the output capacitor Co through the second diode D2 in the short-circuited state. As a result, the voltage Vc1 between the terminals of the first capacitor C1 is boosted.

このとき、第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１が電圧センサＳＶ１で検出され、検出された端子間電圧Ｖｃ１が制御装置２４へ供給される。この制御装置２４で、端子間電圧Ｖｃ１が予め設定した設定電圧を超えると、第２直列回路ＳＣ２の短絡故障であることを検出し、第１直列回路ＳＣ１の昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１をオン状態に制御する。 At this time, the terminal voltage Vc1 of the first capacitor C1 is detected by the voltage sensor SV1, and the detected terminal voltage Vc1 is supplied to the control device 24. When the terminal voltage Vc1 exceeds the preset voltage in the control device 24, it is detected that the second series circuit SC2 is short-circuited, and the step-up semiconductor switching element SWBo1 of the first series circuit SC1 is turned on. To control.

このため、出力コンデンサＣｏからの電流がチョッパリアクトル２３、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ１、第２直列回路ＳＣ２の短絡した第２ダイオードＤ２を通って出力コンデンサＣｏに戻る第１コンデンサＣ１と並列な第２バイパス電流路が形成される。
したがって、第１コンデンサＣ１の昇圧が停止されるとともに、放電が開始され、第１コンデンサＣ１の耐圧破壊が防止される。 Therefore, the current from the output capacitor Co returns to the output capacitor Co through the chopper reactor 23, the semiconductor switching element SWB1 for bypass, and the short-circuited second diode D2 of the second series circuit SC2, and the second capacitor C1 in parallel with the first capacitor C1. A bypass current path is formed.
Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started to prevent the breakdown voltage of the first capacitor C1 from being destroyed.

また、第１直列回路ＳＣ１に短絡故障が発生した場合には、出力コンデンサＣｏからの電流がチョッパリアクトル２３、第１直列回路ＳＣ１の短絡状態の第１ダイオード、第２コンデンサＣ２昇圧用ダイオードＤＢｏ２を通って出力コンデンサＣｏに戻る電流路が形成される。これによって、第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２が昇圧される。
このとき、第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２が電圧センサＳＶ２で検出され、検出された端子間電圧Ｖｃ２が制御装置２４へ供給される。この制御装置２４で、端子間電圧Ｖｃ２が予め設定した設定電圧を超えると、第２直列回路ＳＣ２が短絡故障であることを検出し、第２直列回路ＳＣ２の昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ２をオン状態に制御する。 When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1, the current from the output capacitor Co causes the chopper reactor 23, the first diode in the short-circuited state of the first series circuit SC1, and the second capacitor C2 boosting diode DBo2. A current path is formed that passes through and returns to the output capacitor Co. As a result, the voltage Vc2 between the terminals of the second capacitor C2 is boosted.
At this time, the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2 is detected by the voltage sensor SV2, and the detected terminal voltage Vc2 is supplied to the control device 24. When the terminal voltage Vc2 exceeds the preset voltage in the control device 24, the second series circuit SC2 is detected as a short circuit failure, and the step-up semiconductor switching element SWBo2 of the second series circuit SC2 is turned on. To control.

このため、出力コンデンサＣｏからの電流がチョッパリアクトル２３、昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１、第２直列回路ＳＣ２の短絡した第２ダイオードＤ２を通って出力コンデンサＣｏに戻る第２コンデンサＣ２と並列な第１バイパス電流路が形成される。
したがって、第２コンデンサＣ２の昇圧が停止されるとともに、放電が開始され、第２コンデンサＣ２の耐圧破壊が防止される。 Therefore, the current from the output capacitor Co returns to the output capacitor Co through the chopper reactor 23, the boost semiconductor switching element SWBo1, and the short-circuited second diode D2 of the second series circuit SC2, and the first capacitor C2 in parallel with the second capacitor C2. A bypass current path is formed.
Therefore, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge is started to prevent the breakdown voltage of the second capacitor C2 from being destroyed.

また、降圧チョッパとして動作させる場合に、バイパス電流路の形成は、昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１又はＳＷＢｏ２をオン状態に制御する代わりに昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１又はＳＷＢｏ２を降伏させるようにしてもよい。
この第３の実施形態によると、入力側及び出力側を入れ替え可能な双方向コンバータの昇圧用半導体スイッチング素子ＳＷＢｏ１又はＳＷＢｏ２を使用して第１コンデンサＣ１又は第２コンデンサＣ２のバイパス電流路を形成するので、前述した第１実施形態又は第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Further, when operating as a step-down chopper, the formation of the bypass current path may cause the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 to yield instead of controlling the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 to be in the ON state.
According to this third embodiment, the bypass current path of the first capacitor C1 or the second capacitor C2 is formed by using the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 of the bidirectional converter whose input side and output side can be exchanged. Therefore, the same action and effect as those of the first embodiment or the second embodiment described above can be obtained.

次に、本発明の第４実施形態について図６を伴って説明する。
この第４実施形態では、前述した第１実施形態において第１ダイオード及び第２ダイオードにバイパス電流路を形成するようにしたものである。
すなわち、第４実施形態では、図６に示すように、前述した第１実施形態において、第１ダイオードＤ１と並列にバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３を接続し、第２ダイオードＤ２にも並列にバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４を接続した構成を有する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the bypass current path is formed in the first diode and the second diode in the first embodiment described above.
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, in the first embodiment described above, the bypass semiconductor switching element SWB3 is connected in parallel with the first diode D1, and the bypass semiconductor switching element SWB3 is also connected in parallel with the second diode D2. It has a configuration in which a semiconductor switching element SWB4 is connected.

ここで、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＷＢ４はゲート端子が制御装置２４に接続され、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又はＳＷＢ３）をオン状態に制御される。
その他の構成は第１実施形態と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。 Here, in the bypass semiconductor switching elements SWB3 and WB4, when the gate terminal is connected to the control device 24 and a short circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is detected, the bypass semiconductor switching element SWB4 (Or SWB3) is controlled to be on.
Other configurations have the same configuration as that of the first embodiment, and the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

この第４実施形態によると、降圧チョッパ動作を行う場合には制御装置２４によってバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＳＷＢ４がオフ状態に制御されることにより、第１実施形態と同様の動作を行う。
また、降圧チョッパ動作中に、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生すると、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）が昇圧される。 According to the fourth embodiment, when the step-down chopper operation is performed, the bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB4 are controlled to the off state by the control device 24, so that the same operation as that of the first embodiment is performed.
Further, if a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the step-down chopper operation, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.

この第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を制御装置２４が検出すると、第１実施形態と同様に第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態とする。これと同時に、制御装置２４は、第２直列回路ＳＣ２のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又は第１直列回路ＳＣ１のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）をオン状態に制御する。 When the control device 24 detects a short-circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is turned on as in the first embodiment. And. At the same time, the control device 24 controls the bypass semiconductor switching element SWB4 of the second series circuit SC2 (or the bypass semiconductor switching element SWB3 of the first series circuit SC1) in the ON state.

したがって、第２直列回路ＳＣ２（又は第１直列回路ＳＣ１）が短絡状態となり、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路）が形成され、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の昇圧が停止されて放電が開始される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) is short-circuited, and a first bypass current path (or second bypass current path) is formed with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). 2 The boosting of the capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped and the discharge is started. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).

この場合、オン状態となる第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）は、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊するか、直流電源１１からの電流が短絡により増大して短絡耐量を超えて短絡破壊に至る場合がある。 In this case, the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) that are turned on are the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Since the charge is discharged, the short-circuit failure may be exceeded in excess of the short-circuit withstand capacity, or the current from the DC power supply 11 may increase due to the short-circuit and lead to the short-circuit failure in excess of the short-circuit withstand capacity.

しかしながら、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）の破壊時のエネルギは、コンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。その後、直流電源１１からの電流はヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２が停止する。 However, the energy at the time of destruction of the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor. This can be tolerated. After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the step-down chopper circuit 12 is stopped.

なお、第１ダイオードＤ１（又は第２ダイオードＤ２）の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３（又はＳＷＢ４）が短絡故障した場合も第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。
第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障時に、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）を耐圧破壊から保護するために、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）が耐圧破壊される。 Even if the bypass semiconductor switching element SWB3 (or SWB4) in parallel instead of the first diode D1 (or the second diode D2) fails due to a short circuit, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is in a short-circuit state. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed by the same operation as described above.
In order to protect the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breakdown voltage failure in the event of a short circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element The withstand voltage of SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) is destroyed.

このため、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及びバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）と第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）とは１つのモジュール（パッケージ）となっていないものを使用する。これにより、半導体スイッチング素子ＳＷ２及びＳＷＢ４（又はＳＷ１及びＳＷＢ３）の交換時に第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）を交換せずに済む利点がある。特に、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２として高価なＳｉＣ－ＳＢＤのような高価なワイドバンドギャップ半導体を使用するときには、ダイオードＤ１及びＤ２を半導体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷＢ３及びＳＷ２，ＳＷＢ４）とは別のパッケージに収容することにより、不要な交換をせずに済み、経済的である。 Therefore, the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) and the second diode D2 (or the first diode D1) are combined into one module (or the first diode D1). Use the one that is not a package). This has the advantage that the second diode D2 (or the first diode D1) does not have to be replaced when the semiconductor switching elements SW2 and SWB4 (or SW1 and SWB3) are replaced. In particular, when an expensive wide bandgap semiconductor such as an expensive SiC-SBD is used as the first diode D1 and the second diode D2, the diodes D1 and D2 are separated from the semiconductor switching elements SW1, SWB3 and SW2, SWB4). By housing it in the package of, it is economical because it does not require unnecessary replacement.

なお、上記第４実施形態において、図示しないが半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２と逆並列にダイオードを接続することにより、双方向コンバータとして使用することができる。
次に、本発明の第５実施形態について図６を伴って説明する。
この第５実施形態では、前述した第４実施形態において、直列回路のバイパス電流経路の形成方法を変更したものである。 In the fourth embodiment, although not shown, by connecting a diode in antiparallel to the semiconductor switching elements SW1 and SW2, it can be used as a bidirectional converter.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fifth embodiment, the method of forming the bypass current path of the series circuit is changed in the fourth embodiment described above.

すなわち、第５実施形態では、上述した第４実施形態と回路構成上は同一であるが、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成するとともに、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧よりも低い耐圧に設定されている。
そして、制御装置２４では、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生したことを検出したときに、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオフ状態に制御する。 That is, in the fifth embodiment, the circuit configuration is the same as that of the fourth embodiment described above, but the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are configured by semiconductor elements other than the wideband gap semiconductor element. At the same time, the withstand voltage is set to be lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2.
Then, when the control device 24 detects that a short-circuit failure has occurred in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is turned off. Control to state.

この第５実施形態によると、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生したときに、第２直列回路ＳＣ２のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４がオン状態に、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオフ状態に（又は第１直列回路ＳＣ１のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３がオン状態に、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態に）制御される。 According to the fifth embodiment, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the bypass semiconductor switching element SWB4 of the second series circuit SC2 is turned on and the second semiconductor is turned on. The switching element SW2 is controlled to be in the off state (or the bypass semiconductor switching element SWB3 of the first series circuit SC1 is in the on state, and the first semiconductor switching element SW1 is in the off state).

このため、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生したときに、第２直列回路ＳＣ２（又は第１直列回路ＳＣ１）が不導通状態を維持するので、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）が直列共振電流によって昇圧される。しかしながら、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の耐圧が第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧より低く設定されている。このため、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）のドレイン電圧が耐圧に達すると、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）が降伏して導通状態となる。したがって、第２直列回路ＳＣ２（又は第１直列回路ＳＣ１）が導通状態となって第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路）が形成される。これにより、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, when a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) maintains a non-conducting state, so that the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted by the series resonance current. However, the withstand voltage of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is set lower than the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Therefore, when the drain voltage of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) reaches the withstand voltage, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) yields and becomes conductive. .. Therefore, the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) becomes a conductive state, and a first bypass current path (or a second bypass current path) for the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is formed. .. This makes it possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breaking down.

このとき、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又はバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３）は第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４（又はＳＷＢ３）の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, since the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the bypass semiconductor switching element SWB3) discharges the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit endurance may be exceeded and short-circuit failure may occur. However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching element SWB4 (or SWB3) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.

その後、直流電源１１からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。
なお、第１ダイオードＤ１（又は第２ダイオードＤ２）の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３（又はＳＷＢ４）が短絡故障した場合も第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.
Even if the bypass semiconductor switching element SWB3 (or SWB4) in parallel instead of the first diode D1 (or the second diode D2) fails due to a short circuit, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is in a short-circuit state. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed by the same operation as described above.

この第５実施形態でも上述した第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明の第６実施形態について図７を伴って説明する。
この第６実施形態は、短絡故障が発生してコンデンサの耐圧破壊を防止する際に、通常動作を行う素子の耐圧破壊を防止するようにしたものである。
すなわち、第６実施形態では、図７に示すように、前述した第４実施形態の構成において、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２と並列にワイドバンドギャップ半導体以外の廉価な半導体スイッチング素子であるバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ５及びＳＷＢ６を接続した構成を有する。これらバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３～ＳＷＢ６の耐圧は、通常の降圧チョッパ動作時の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２や第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧を有し、通常の降圧チョッパ動作時には支障がないように設定されている。 Even in this fifth embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment described above can be obtained.
Next, the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
In the sixth embodiment, when a short-circuit failure occurs and the withstand voltage of the capacitor is prevented from being broken, the withstand voltage of the element that normally operates is prevented from being broken.
That is, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 7, in the configuration of the fourth embodiment described above, an inexpensive semiconductor other than the wide bandgap semiconductor is connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2. It has a configuration in which the bypass semiconductor switching elements SWB5 and SWB6, which are switching elements, are connected. The withstand voltage of these bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 is the voltage reached by the voltage surge of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation. It has a higher withstand voltage than that, and is set so as not to interfere with normal step-down chopper operation.

その他の構成については第５実施形態と同様の構成を有するので、図６との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
なお、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３～ＳＷＢ６は、ゲート端子が制御装置２４に接続されて、通常の降圧チョッパ動作時には、全てオフ状態に制御され、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４及びＳＷＢ６（又はＳＷＢ３及びＳＷＢ５）をオン状態に制御する。 Since other configurations have the same configurations as those of the fifth embodiment, the same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIG. 6, and the detailed description thereof will be omitted.
The bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 are all controlled to the off state when the gate terminal is connected to the control device 24 and the normal step-down chopper is operated, so that the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) When the short circuit failure is detected, the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or SWB3 and SWB5) are controlled to be in the ON state.

この第６実施形態によると、降圧チョッパ動作については制御装置２４によってバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３～ＳＷＢ６がオフ状態に制御されるので、前述した第１～第５の実施形態と同様の動作を行う。
この降圧チョッパの開始時又は動作中に、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生すると前述した第１～第５の実施形態と同様に第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）が直列共振電流によって昇圧される。 According to the sixth embodiment, as for the step-down chopper operation, the bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 are controlled to the off state by the control device 24, so that the same operation as that of the first to fifth embodiments described above is performed. ..
If a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) at the start or during the operation of the step-down chopper, the second capacitor C2 (or the second capacitor C2) is the same as in the first to fifth embodiments described above. 1 Capacitor C1) is boosted by the series resonance current.

この短絡故障が制御装置２４で検出されると、制御装置２４は、第２直列回路ＳＣ２の第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４及びＳＷＢ６をオン状態に（又は第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１をオフ状態に、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＳＷＢ５をオン状態に）制御する。 When this short circuit failure is detected by the control device 24, the control device 24 turns the second semiconductor switching element SW2 of the second series circuit SC2 into an off state and turns the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 into an on state (or a second). 1 The first semiconductor switching element SW1 of the series circuit SC1 is turned off, and the bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5 are turned on).

このため、第２直列回路ＳＣ２がバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４及びＳＷＢ６（又は第１直列回路ＳＣ１がバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＳＷＢ５）によって導通状態となって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路）が形成される。これによって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の昇圧が停止され、電荷が放電される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, the second series circuit SC2 is brought into a conductive state by the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or the first series circuit SC1 is a bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5), and the second capacitor C2 (or the first capacitor) A first bypass current path (or second bypass current path) for C1) is formed. As a result, the boosting of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the electric charge is discharged. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).

このとき、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４及びＳＷＢ６（又はＳＷＢ３及びＳＷＢ５）は第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ４及びＳＷＢ６（又はＳＷＢ３及びＳＷＢ６）の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, since the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or SWB3 and SWB5) discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit endurance may be exceeded and the short-circuit fracture may occur. However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or SWB3 and SWB6) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.

その後、直流電源１１からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。
なお、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１（又は第２半導体スイッチング素子ＳＷ２）又は第１ダイオードＤ１（又は第２ダイオードＤ２）の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３又はＳＷＢ５（若しくはＳＷＢ４又はＳＷＢ６）が短絡故障した場合も第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.
The bypass semiconductor switching element SWB3 or SWB5 (or SWB4 or SWB6) parallel to the first semiconductor switching element SW1 (or the second semiconductor switching element SW2) or the first diode D1 (or the second diode D2) is short-circuited. Even if a failure occurs, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) will still be in a short-circuited state, so that the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) will be destroyed by the same operation as above. Can be prevented.

この第６実施形態でも上述した第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる他、通常の降圧チョッパ動作時に使用する第１半導体スイッチング素子ＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及び第２ダイオードＤ２が耐圧破壊されることがない。このため、高性能な降圧チョッパ用途のワイドバンドギャップ半導体で構成される第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２とは別の安価な半導体を適用することができる。しかも、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＳＷＢ５とＳＷＢ４及びＳＷＢ６とを第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２とは別のパッケージに収容することにより、安価なバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ３及びＳＷＢ５（又はＳＷＢ４及びＳＷＢ６）のみを交換すれば済み、交換コストを低減できるとともに、交換作業も容易となる。 In addition to being able to obtain the same effects as those in the fifth embodiment described above, this sixth embodiment also has the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, and the second semiconductor switching element SW2 used during normal step-down chopper operation. And the second diode D2 is not broken withstand voltage. Therefore, an inexpensive semiconductor different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, which are composed of wide bandgap semiconductors for high-performance step-down chopper applications, can be applied. Moreover, by housing the bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5 and the SWB4 and SWB6 in a package different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, the inexpensive bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5 Only (or SWB4 and SWB6) need to be replaced, the replacement cost can be reduced, and the replacement work becomes easy.

次に、本発明の第７実施形態について図８を伴って説明する。
この第７実施形態は、第１直列回路及び第２直列回路に跨がってコンデンサのバイパス流路を形成するようにしたものである。
すなわち、第７実施形態では、図８に示すように、前述した第１の実施形態において、第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第１ダイオードＤ１の接続点と、第２直列回路ＳＣ２の第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及び第２ダイオードＤ２の接続点との間にバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７が接続された構成を有する。 Next, the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this seventh embodiment, a bypass flow path of the capacitor is formed across the first series circuit and the second series circuit.
That is, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 8, in the above-mentioned first embodiment, the connection point of the first semiconductor switching element SW1 and the first diode D1 of the first series circuit SC1 and the second series circuit. It has a configuration in which the bypass semiconductor switching element SWB7 is connected between the connection point of the second semiconductor switching element SW2 of the SC2 and the second diode D2.

バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７はワイドバンドギャップ半導体以外の半導体で構成され、通常の降圧チョッパ動作時の第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧に設定され、通常の降圧チョッパ動作時には支障がない。
バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７は、ゲート端子が制御装置２４に接続され、通常の降圧チョッパ動作時にはオフ状態に制御され、第１直列回路ＳＣ１又は第２直列回路ＳＣ２の短絡故障を検出したときに、オン状態に制御される。 The bypass semiconductor switching element SWB7 is composed of a semiconductor other than the wideband gap semiconductor, and is set to a withstand voltage higher than the voltage reached by the voltage surge of the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation. There is no problem when the step-down chopper is operating.
When the gate terminal of the bypass semiconductor switching element SWB7 is connected to the control device 24 and controlled to the off state during normal step-down chopper operation, when a short-circuit failure of the first series circuit SC1 or the second series circuit SC2 is detected, the bypass semiconductor switching element SWB7 is controlled. It is controlled to the on state.

その他の構成については第１実施形態と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第７実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作時にはバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７がオフ状態に制御されるので、前述した第１実施形態と全く同一の構成となり、第１実施形態と同様の動作を行う。 Other configurations have the same configuration as that of the first embodiment, and the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to this seventh embodiment, since the bypass semiconductor switching element SWB7 is controlled to the off state during the normal step-down chopper operation, the configuration is exactly the same as that of the first embodiment described above, and the operation is the same as that of the first embodiment. I do.

通常の降圧チョッパ動作中又は降圧チョッパ動作の開始時に、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生したときには、第１実施形態と同様に、直列共振電流が第２コンデンサＣ２（又は第コンデンサＣ１）に流れる。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）が昇圧される。
この第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の端子間電圧Ｖｃ２（又はＶｃ１）が電圧センサＳＶ２（又はＳＶ１）で検出されて制御装置２４に供給される。この制御装置２４は、端子間電圧Ｖｃ２（又はＶｃ１）が予め設定した設定値以上となって、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）で短絡故障が発生したことを検出すると、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７と第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態に制御する。 When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the normal step-down chopper operation or at the start of the step-down chopper operation, the series resonance current is the second capacitor as in the first embodiment. It flows to C2 (or the first capacitor C1). Therefore, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
The voltage between terminals Vc2 (or Vc1) of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is detected by the voltage sensor SV2 (or SV1) and supplied to the control device 24. When the control device 24 detects that the terminal voltage Vc2 (or Vc1) becomes equal to or higher than a preset value and a short-circuit failure has occurred in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the control device 24 bypasses. The semiconductor switching element SWB7 and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) are controlled to be in the ON state.

これにより、短絡故障した第１直列回路ＳＣ１の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２を通じて第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路）が形成される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）への直列共振電流の供給が停止されるとともに、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷が放電される。したがって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊が防止される。 As a result, the first bypass current path to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) through the first semiconductor switching element SW1, the bypass semiconductor switching element SWB7, and the second semiconductor switching element SW2 of the first series circuit SC1 that has failed due to a short circuit. (Or a second bypass current path) is formed. Therefore, the supply of the series resonance current to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is discharged. Therefore, the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is prevented from breaking down.

このとき、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）は第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の破壊時のエネルギは、コンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, the bypass semiconductor switching element SWB7 and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), so that the short circuit withstand is exceeded. May be destroyed. However, since the energy at the time of destruction of the semiconductor switching element SWB7 for bypass and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated. ..

その後、直流電源１１からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。
この第７実施形態では、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７は、通常の降圧チョッパ動作では使用しない素子であるため、高性能なチョッパ用途の第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２とは別の、安価な半導体を使用することができる。しかも、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に対するバイパス電流路を共通のバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７で形成することができ、少ない半導体素子数でバイパス流路を形成することができる。 After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.
In this seventh embodiment, since the bypass semiconductor switching element SWB7 is an element that is not used in the normal step-down chopper operation, it is different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 for high-performance chopper applications. , Inexpensive semiconductors can be used. Moreover, the bypass current path for the first capacitor C1 and the second capacitor C2 can be formed by the common bypass semiconductor switching element SWB7, and the bypass flow path can be formed with a small number of semiconductor elements.

短絡故障時に第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）は短絡破壊される。このため、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）と第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）とは一つのモジュールとはなっていないものを使用することにより、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の交換時に第２ダイオードＤ２（又は第１ダイオードＤ１）を交換せずに済む利点がある。特に、ダイオードＤ１及びＤ２としてＳｉＣ－ＳＢＤのような高価なワイドバンドギャップ半導体を使用する際には、ダイオードＤ１及びＤ２を半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２とは別のパッケージとすることで、不要な交換をせずに済み、経済的である。 At the time of a short circuit failure, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is short-circuited and destroyed. Therefore, by using a second semiconductor switching element SW2 (or a first semiconductor switching element SW1) and a second diode D2 (or a first diode D1) that are not one module, the second semiconductor is used. There is an advantage that it is not necessary to replace the second diode D2 (or the first diode D1) when the switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is replaced. In particular, when an expensive wide bandgap semiconductor such as SiC-SBD is used as the diodes D1 and D2, the diodes D1 and D2 are packaged separately from the semiconductor switching elements SW1 and SW2, so that unnecessary replacement is unnecessary. It is economical because it does not have to be done.

なお、上記第７実施形態では、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障時に第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態に制御する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２の耐圧を第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧よりも低く設定し、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障時に第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオフ状態とするようにしてもよい。 In the seventh embodiment, a case where the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is controlled to be in the ON state when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is short-circuited will be described. did. However, the present invention is not limited to the above configuration, and the withstand voltage of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) may be turned off at the time of a short circuit failure of the series circuit SC1 (or the second series circuit SC2).

この場合には、直列共振電流が第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に供給されて端子間電圧Ｖｃ２（又はＶｃ１）が昇圧されて、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の耐圧に到達したときに、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ２）が降伏し、短絡破壊して第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対するバイパス電流路が形成される。これによって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 In this case, the series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the terminal voltage Vc2 (or Vc1) is boosted, and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element) is increased. When the withstand voltage of SW1) is reached, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW2) yields and is short-circuited to form a bypass current path for the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Will be done. This makes it possible to prevent the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breaking down.

次に、本発明の第８実施形態について図９を伴って説明する。
この第８実施形態では、上記第７実施形態のバイパス用半導体スイッチング素子をバイパス用ダイオードに置換したものである。
すなわち、第８実施形態では、図９に示すように、第７実施形態におけるバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ７を省略し、これに代えてバイパス用ダイオードＤＢ３を第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２と並列に接続した構成を有する。ここで、バイパス用ダイオードＤＢ３の耐圧は、通常の降圧チョッパ動作時の第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧となるが第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧よりは低く設定されている。このため、通常の降圧チョッパ動作には支障がない。 Next, the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the eighth embodiment, the bypass semiconductor switching element of the seventh embodiment is replaced with a bypass diode.
That is, in the eighth embodiment, as shown in FIG. 9, the bypass semiconductor switching element SWB7 in the seventh embodiment is omitted, and the bypass diode DB3 is replaced with the first diode D1 and the second diode D2 in parallel. Has a configuration connected to. Here, the withstand voltage of the bypass diode DB3 is higher than the voltage reached by the voltage surge of the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation, but the first capacitor C1 and the second capacitor C2 It is set lower than the withstand voltage of. Therefore, there is no problem in normal step-down chopper operation.

その他の構成については第１及び第７実施形態と同様の構成を有し、図１及び図８との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第８実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作において、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をともにオフ状態とする場合には、チョッパリアクトル２３を流れる電流は出力コンデンサＣｏとの共振によって流れ続けようとする。このため、バイパス用ダイオードＤＢ３に順方向電流が流れ、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１又は第２半導体スイッチング素子ＳＷ２がオン状態となるときに逆回復電流が流れる。第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２をともにオフ状態とするような運転が無い場合、つまり、出力電圧が第１コンデンサＣ１（又は第２コンデンサＣ２）の電圧よりも大きな範囲での運転の場合にはバイパス用ダイオードＤＢ３には電流が流れず、運転に影響しない。 Other configurations have the same configurations as those of the first and seventh embodiments, and the corresponding portions of FIGS. 1 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to the eighth embodiment, when both the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are turned off in the normal step-down chopper operation, the current flowing through the chopper reactor 23 is the output capacitor Co. It tries to keep flowing due to resonance. Therefore, a forward current flows through the bypass diode DB3, and a reverse recovery current flows when the first semiconductor switching element SW1 or the second semiconductor switching element SW2 is turned on. When there is no operation that turns off both the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, that is, in the range where the output voltage is larger than the voltage of the first capacitor C1 (or the second capacitor C2). In the case of operation, no current flows through the bypass diode DB3, which does not affect the operation.

第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生し、制御装置２４で第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を検出すると、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオン状態に制御する。
この状態では、バイパス用ダイオードＤＢ３には電流が流れないので、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）を介して第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に直列共振電流が供給される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の端子間電圧Ｖｃ２（又はＶｃ１）が昇圧される。 When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) and the control device 24 detects the short-circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (Or the first semiconductor switching element SW1) is controlled to the ON state.
In this state, no current flows through the bypass diode DB3, so a series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) via the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2). To. Therefore, the voltage between terminals Vc2 (or Vc1) of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.

その後、バイパス用ダイオードＤＢ３のカソード電圧が耐圧に到達すると、バイパス用ダイオードＤＢ３が降伏し、短絡破壊される。このため、バイパス用ダイオードＤＢ３及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）を通って第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に対する第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路）が形成される。 After that, when the cathode voltage of the bypass diode DB3 reaches the withstand voltage, the bypass diode DB3 yields and is short-circuited and destroyed. Therefore, the first bypass current path (or the second bypass current path) with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) through the bypass diode DB3 and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1). ) Is formed.

これによって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の昇圧が停止され、電荷の放電が開始される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊が防止される。
このとき、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）は第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するために、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいので、これを許容することができる。 As a result, the boosting of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the electric charge is discharged. Therefore, the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is prevented from breaking down.
At this time, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) may be short-circuited and broken beyond the short-circuit withstand capacity in order to discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). However, since the energy at the time of destruction of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.

その後、直流電源１１からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。
この第８実施形態でも第７実施形態と同様に１つのバイパス用ダイオードＤＢ３で第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に対するバイパス電流路を形成することができる。 After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.
Also in this eighth embodiment, as in the seventh embodiment, one bypass diode DB3 can form a bypass current path for the first capacitor C1 and the second capacitor C2.

なお、バイパス用ダイオードＤＢ３に代えて同等の耐圧を有する半導体スイッチング素子に適用することができる。この場合には、半導体スイッチング素子をオフ状態に制御しておくことにより、バイパス用ダイオードＤＢ３と同等の機能を発揮することができる。
次に、本発明の第９実施形態について図１０を伴って説明する。
この第９実施形態では、第１直列回路及び第２直列回路にバイパス電流路を形成する場合に代えてコンデンサと並列に新たなバイパス電流路を形成するようにしたものである。 It can be applied to a semiconductor switching element having the same withstand voltage instead of the bypass diode DB3. In this case, by controlling the semiconductor switching element to the off state, the same function as the bypass diode DB3 can be exhibited.
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ninth embodiment, a new bypass current path is formed in parallel with the capacitor instead of forming the bypass current path in the first series circuit and the second series circuit.

すなわち、第９実施形態では、図１０に示すように、前述した第１実施形態における構成において、第１コンデンサＣ１と並列に第２バイパス電流路を形成するバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８を接続し、第２コンデンサＣ２と並列に第１バイパス電流路を形成するバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９を接続している。
そして、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８及びＳＷＢ９はゲートが制御装置２４に接続され、通常の降圧チョッパ動作時にはオフ状態に制御され、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９（又はＳＷＢ８）をオン状態に制御する。このとき、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２はオフ状態に制御する。 That is, in the ninth embodiment, as shown in FIG. 10, in the configuration of the first embodiment described above, the bypass semiconductor switching element SWB8 forming the second bypass current path is connected in parallel with the first capacitor C1. A bypass semiconductor switching element SWB9 that forms a first bypass current path is connected in parallel with the second capacitor C2.
The gates of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are connected to the control device 24 and controlled to the off state during normal step-down chopper operation, and a short-circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is detected. At that time, the bypass semiconductor switching element SWB9 (or SWB8) is controlled to be in the ON state. At this time, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are controlled to be in the off state.

その他の構成については第１の実施形態と同様の構成を有するので、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第９実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作時には、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８及びＳＷＢ９がオフ状態に制御されることにより、第１実施形態と同様の構成となるので、第１実施形態と同様の降圧チョッパ動作を行う。 Since other configurations have the same configurations as those of the first embodiment, the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to the ninth embodiment, during the normal step-down chopper operation, the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are controlled to the off state, so that the configuration is the same as that of the first embodiment. The same step-down chopper operation is performed.

この降圧チョッパ動作中又は降圧チョッパ動作の開始時に、第１直列回路ＳＣ１（または第２直列回路ＳＣ２）に短絡故障が発生すると、第１実施形態と同様に第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に直列共振電流が供給される。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）が昇圧される。
この第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）の短絡故障を制御装置２４で検出すると、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２（又は第１半導体スイッチング素子ＳＷ１）をオフ状態に制御するとともに、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９（又はＳＷＢ８）をオン状態に制御する。このため、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に供給されていた直列共振電流がバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９（又はＳＷＢ８）を通じて流れ、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）への直列共振電流の供給が停止されるともに、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷がバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９（又はＳＷＢ８）を通じて放電される。 If a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the step-down chopper operation or at the start of the step-down chopper operation, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is the same as in the first embodiment. ) Is supplied with a series resonance current. Therefore, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
When the control device 24 detects a short circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is controlled to an off state and is used for bypass. The semiconductor switching element SWB9 (or SWB8) is controlled to be in the ON state. Therefore, the series resonance current supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) flows through the bypass semiconductor switching element SWB9 (or SWB8) and is serialized to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). The supply of the resonance current is stopped, and the charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is discharged through the bypass semiconductor switching element SWB9 (or SWB8).

したがって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ９（又はＳＷＢ８）は、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊するか、直流電源１１からの電流が短絡により増大して短絡耐量を超えて破壊に至る場合がある。 Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).
At this time, since the bypass semiconductor switching element SWB9 (or SWB8) discharges the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit breakdown exceeds the short-circuit withstand capacity, or the current from the DC power supply 11 is removed. It may increase due to a short circuit and exceed the short circuit capacity, leading to destruction.

しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８及びＳＷＢ９の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。その後、直流電源１１からの電流はヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。
なお、上記第９実施形態では、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に個別にバイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８及びＳＷＢ９を接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、バイパス用半導体スイッチング素子ＳＷＢ８及びＳＷＢ９に代えて耐圧が第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の耐圧より低く設定されたバイパス用ダイオードＤＢ４及びＤＢ５をコンデンサへの充電電流の通過を阻止するように接続してもよい。 However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated. After that, the current from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.
In the ninth embodiment, the case where the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are individually connected to the first capacitor C1 and the second capacitor C2 has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 11, instead of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9, the bypass diodes DB4 and DB5 whose withstand voltage is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are charged with the capacitor. It may be connected so as to block the passage of the capacitor.

この場合には、第１直列回路ＳＣ１（又は第２直列回路ＳＣ２）が短絡故障したときに、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）に直列共振電流が供給されて昇圧するが、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の端子間電圧がバイパス用ダイオードＤＢ５（又はＤＢ４）の耐圧に達すると、このバイパス用ダイオードＤＢ５（又はＤＢ４）が降伏する。これにより、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）への直列共振電流がバイパス用ダイオードＤＢ５（又はＤＢ４）で第１バイパス電流路（又は第２バイパス電流路を形成してバイパスされる。したがって、第２コンデンサＣ２（又は第１コンデンサＣ１）の耐圧破壊を防止することができる。 In this case, when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) fails due to a short circuit, a series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) to boost the voltage. When the voltage between the terminals of the capacitor C2 (or the first capacitor C1) reaches the withstand voltage of the bypass diode DB5 (or DB4), the bypass diode DB5 (or DB4) yields. As a result, the series resonant current to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is bypassed by forming the first bypass current path (or the second bypass current path) with the bypass diode DB5 (or DB4). , It is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed.

このとき、バイパス用ダイオードＤＢ５（又はＤＢ４）は耐圧破壊されるが、ダイオードの破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。
その後、直流電源１１からの電離流は、ヒューズを含む電流遮断器２１によって遮断され、降圧チョッパ回路１２を含む電力変換装置が停止する。 At this time, the withstand voltage of the bypass diode DB5 (or DB4) is broken, but this can be tolerated because the energy at the time of breaking the diode is much smaller than the energy at the time of breaking the capacitor.
After that, the ionization flow from the DC power supply 11 is cut off by the current circuit breaker 21 including the fuse, and the power conversion device including the step-down chopper circuit 12 is stopped.

なお、上記第９の実施形態では、第１コンデンサＣ１と並列にバイパス用スイッチング素子ＳＷＢ８又はバイパス用ダイオードＤＢ４を接続し、第２コンデンサＣ２と並列にバイパス用スイッチング素子ＳＷＢ９又はバイパス用ダイオードＤＢ５を接続している。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば第１コンデンサＣ１と並列にバイパス電流路を形成するとともに、第１直列回路ＳＣ１に第１～第６実施形態の何れか１つのバイパス電流路を形成し、第２直列回路ＳＣ２のバイパス電流路を省略するようにしてもよい。逆に、第２コンデンサＣ２と並列にバイパス電流路を形成するとともに、第２直列回路ＳＣ２に第１～第６実施形態の何れか１つのバイパス電流路を形成し、第１直列回路ＳＣ１のバイパス電流路を省略するようにしてもよい。この場合には、上アーム側及び下アーム側の何れか一方にのみバイパス電流路を形成すれば済む。 In the ninth embodiment, the bypass switching element SWB8 or the bypass diode DB4 is connected in parallel with the first capacitor C1, and the bypass switching element SWB9 or the bypass diode DB5 is connected in parallel with the second capacitor C2. is doing. However, the present invention is not limited to the above configuration, for example, a bypass current path is formed in parallel with the first capacitor C1, and the first series circuit SC1 is one of the first to sixth embodiments. A bypass current path may be formed and the bypass current path of the second series circuit SC2 may be omitted. On the contrary, a bypass current path is formed in parallel with the second capacitor C2, and a bypass current path according to any one of the first to sixth embodiments is formed in the second series circuit SC2 to bypass the first series circuit SC1. The current path may be omitted. In this case, it is sufficient to form the bypass current path only on either the upper arm side or the lower arm side.

以上、本発明の第１～第９実施形態について説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２の短絡故障の判定は、電圧センサＳＶ１及びＳＶ２で検出した第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ１及びＶｃ２を設定値と比較する場合に限らない。 Although the first to ninth embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various changes and improvements can be made.
For example, in the determination of the short circuit failure of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2, the voltage Vc1 and Vc2 between the terminals of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 detected by the voltage sensors SV1 and SV2 are compared with the set values. Not limited to the case.

例えば、制御装置２４で、第１コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃ１及び第２コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｃ２との電圧差±ΔＶを算出し、この電圧差±ΔＶｃの絶対値が予め設定された設定値以上となったときに第１直列回路ＳＣ１又は第２直列回路ＳＣ２が短絡故障であると判定するようにしてもよい。
また、図１２に示すように、第１コンデンサＣ１に流れる電流を検出する電流センサＳＩ１及び第２コンデンサＣ２に流れる電流を検出する電流センサＳＩ２を設け、これら電流センサＳＩ１及びＳＩ２で検出した電流Ｉｃ１及びＩｃ２が予め設定した設定値以上となったときに、第２直列回路ＳＣ２及び第１直列回路ＳＣ１が短絡故障であるものと検出することができる。 For example, in the control device 24, the voltage difference ± ΔV between the terminal voltage Vc1 of the first capacitor C1 and the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2 is calculated, and the absolute value of the voltage difference ± ΔVc is set in advance. When the value becomes equal to or higher than the value, it may be determined that the first series circuit SC1 or the second series circuit SC2 has a short circuit failure.
Further, as shown in FIG. 12, a current sensor SI1 for detecting the current flowing in the first capacitor C1 and a current sensor SI2 for detecting the current flowing in the second capacitor C2 are provided, and the current Ic1 detected by these current sensors SI1 and SI2 is provided. And when Ic2 becomes equal to or more than a preset value, it can be detected that the second series circuit SC2 and the first series circuit SC1 have a short circuit failure.

さらに、図１３に示すように、フィルタリアクトル２２を流れる電流Ｉｆｒを電流センサＳＩｒで検出し、検出した電流Ｉｆｔが予め設定した設定値以上であるときにフィルタリアクトル２２に直列共振電流が流れているものと判断して第１直列回路ＳＣ又は第２直列回路ＳＣ２の短絡故障を検出することができる。
また、図１４に示すように、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２及び第２ダイオードＤ２のそれぞれについて端子間電圧を検出する電圧センサＳＶ３～ＳＶ６を設け、各電圧センサＳＶ３及びＳＶ４で検出した端子間電圧が略零となったときに第１直列回路ＳＣ１の短絡故障であることを検出し、電圧センサＳＶ５及びＳＶ６で検出した端子間電圧が略零となったときに第２直列回路ＳＣ２の短絡故障であることを検出することができる。 Further, as shown in FIG. 13, the current Ifr flowing through the filter reactor 22 is detected by the current sensor SIr, and when the detected current Ift is equal to or higher than a preset set value, a series resonance current is flowing through the filter reactor 22. It is possible to detect a short-circuit failure of the first series circuit SC or the second series circuit SC2.
Further, as shown in FIG. 14, voltage sensors SV3 to SV6 for detecting the voltage between terminals are provided for each of the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, the second semiconductor switching element SW2, and the second diode D2, and each of them is provided. When the voltage between the terminals detected by the voltage sensors SV3 and SV4 becomes substantially zero, it is detected that the first series circuit SC1 has a short circuit failure, and the voltage between the terminals detected by the voltage sensors SV5 and SV6 becomes substantially zero. At this time, it can be detected that the second series circuit SC2 has a short circuit failure.

この場合、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び対２半導体スイッチング素子ＳＷ２の導通時の端子間電圧が零より大きい場合には、図１５に示すように、ＭＯＳＦＥＴのゲートが壊れていないが大きな電流が流れている。ＭＯＳＦＥＴのゲートが壊れていない場合には、電流が飽和するので、単純には共振回路とはならないが、それでもコンデンサの耐圧を超えるまで充電が進み得ることを想定して、所定値を定めることにより、端子間電圧値から短絡故障を判断することができる。特に、後述の制御端子の状態（運転状態）と組み合わせることで、より詳細な判断が可能となる。 In this case, when the voltage between the terminals of the first semiconductor switching element SW1 and the pair 2 semiconductor switching element SW2 at the time of conduction is larger than zero, as shown in FIG. 15, the gate of the MOSFET is not broken, but a large current flows. ing. If the gate of the MOSFET is not broken, the current will be saturated, so it will not simply be a resonant circuit, but by setting a predetermined value on the assumption that charging can proceed until the withstand voltage of the capacitor is exceeded. , Short circuit failure can be judged from the voltage value between terminals. In particular, by combining it with the state of the control terminal (operating state) described later, more detailed judgment becomes possible.

また、図１６に示すように、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１のゲート・ソース間電圧を電圧センサＳＶ７で検出し、第２半導体スイッチング素子ＳＷ２のゲート・ソース間電圧を電圧センサＳＶ８で検出することにより、ゲート・ソース間電圧が所定値以上を継続する場合には、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２で電流が流れ続けることになり、これら半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２の短絡を判断することができる。この場合はＭＯＳＦＥＴのゲートで電流は飽和するので、単純には共振回路とはならないが、それでもコンデンサの耐圧を超えることを想定して所定値定めることが考えられる。 Further, as shown in FIG. 16, the gate-source voltage of the first semiconductor switching element SW1 is detected by the voltage sensor SV7, and the gate-source voltage of the second semiconductor switching element SW2 is detected by the voltage sensor SV8. When the gate-source voltage continues to be equal to or higher than a predetermined value, current continues to flow in the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, and it is determined that the semiconductor switching elements SW1 and SW2 are short-circuited. can do. In this case, since the current is saturated at the gate of the MOSFET, it is not simply a resonant circuit, but it is conceivable to set a predetermined value on the assumption that the withstand voltage of the capacitor will be exceeded.

また、そのまま半導体スイッチング素子ＳＷ１又はＳＷ２が短絡耐量を超えてドレイン・ソース間が短絡状態となると単純に共振回路となって、コンデンサが耐圧に達すると言う場合もあり得る。あるいは、ゲート・ソース間電圧が所定電圧以下を継続するときには、半導体スイッチング素子ＳＷ１又はＳＷ２でゲート・ソース間に短絡故障が発生したと判断し、これをドレイン・ソース間短絡故障によるものと判断することも場合によって可能である。あるいは図１７に示すようにゲート電流Ｉｇを電流センサＳＩ５及びＳＩ６で検出することで半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２の短絡故障を検出することができる。 Further, if the semiconductor switching element SW1 or SW2 exceeds the short-circuit withstand capacity and the drain / source is in a short-circuited state, it may simply become a resonance circuit and the capacitor may reach the withstand voltage. Alternatively, when the gate-source voltage continues to be below a predetermined voltage, it is determined that a short-circuit failure has occurred between the gate and source in the semiconductor switching elements SW1 or SW2, and this is determined to be due to a drain-source short-circuit failure. It is also possible in some cases. Alternatively, as shown in FIG. 17, by detecting the gate current Ig with the current sensors SI5 and SI6, a short-circuit failure of the semiconductor switching elements SW1 and SW2 can be detected.

また、図１８に示すように、第１半導体スイッチング素子ＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ２を流れる電流を電流センサＳＩ７～ＳＩ１０で個別に検出することにより、各素子の短絡故障を検出することができる。
半導体スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２は、所定値以上の電流が流れているときに短絡故障と判断することができる。これにより他方のコンデンサが耐圧破壊する虞を判断することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 18, each of the currents flowing through the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, the second diode D2, and the second semiconductor switching element SW2 is individually detected by the current sensors SI7 to SI10. It is possible to detect a short circuit failure of an element.
The semiconductor switching elements SW1 and SW2 can be determined to be short-circuited when a current of a predetermined value or more is flowing. This makes it possible to determine the possibility that the other capacitor will break withstand voltage.

さらに、図１９に示すように、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点と第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の接続点との間の電流を電流センサＳＩ１１で検出することにより、電流が所定値を超えたときに第１直列回路ＳＣ１又は第２直列回路ＳＣ２の短絡故障を検出することができる。この場合、電流の向きも判断に加えることにより、第１直列回路ＳＣ１及び第２直列回路ＳＣ２の短絡故障を検出することができる。この場合、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の接続方法が異なる場合（ラミネートによるなど）には適用することができない。 Further, as shown in FIG. 19, the current is detected by the current sensor SI11 between the connection point of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 and the connection point of the first diode D1 and the second diode D2. Can detect a short circuit failure of the first series circuit SC1 or the second series circuit SC2 when the value exceeds a predetermined value. In this case, by adding the direction of the current to the determination, the short circuit failure of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 can be detected. In this case, it cannot be applied when the connection methods of the first capacitor C1, the second capacitor C2, the first diode D1 and the second diode D2 are different (due to laminating, etc.).

また、上記第１～第９実施形態では、直流電源１１としてバッテリ、燃料電池等の蓄電池を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、交流電力を整流して直流を得る構成とすることもできる。 Further, in the first to ninth embodiments, the case where a storage battery such as a battery or a fuel cell is applied as the DC power source 11 has been described, but the present invention is not limited to this, and AC power is rectified to obtain DC. It can also be configured.

１１…直流電源、１２…降圧チョッパ回路、１３…インバータ、１４…三相モータ、２１…電流遮断器、２２…フィルタリアクトル、２３…チョッパリアクトル、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃｏ…出力コンデンサ、ＳＣ０…コンデンサ直列回路、ＳＣ１…第１直列回路、ＳＣ２…第２直列回路、ＳＷ１…第１半導体スイッチング素子、ＳＷ２…第２半導体スイッチング素子、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、ＳＷＢ１～ＳＷＢ９…バイパス用半導体スイッチング素子、ＤＢ１～ＤＢ５…バイパス用ダイオード 11 ... DC power supply, 12 ... Step-down chopper circuit, 13 ... Inverter, 14 ... Three-phase motor, 21 ... Current breaker, 22 ... Filter reactor, 23 ... Chopper reactor, C1 ... First diode, C2 ... Second capacitor, Co ... Output capacitor, SC0 ... Condenser series circuit, SC1 ... 1st series circuit, SC2 ... 2nd series circuit, SW1 ... 1st semiconductor switching element, SW2 ... 2nd semiconductor switching element, D1 ... 1st diode, D2 ... 2nd Diodes, SWB1 to SWB9 ... Semiconductor switching elements for bypass, DB1 to DB5 ... Diodes for bypass

Claims (11)

直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して少なくとも一部が前記第２直列回路に形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して少なくとも一部が前記第１直列回路に形成される第２バイパス電流路とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
When the first series circuit is short-circuited, at least a part of the second capacitor is formed in the second series circuit, and the first bypass current path and the second series circuit are short-circuited. A step-down chopper circuit including a second bypass current path at least a part of the first capacitor formed in the first series circuit . 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１ダイオードは前記第１コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定され、前記第２ダイオードは前記第２コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定され、前記第２スイッチング素子は前記第１直列回路が短絡した時にオン状態に制御され、前記第１スイッチング素子は前記第２直列回路が短絡した時にオン状態に制御される降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first diode is set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the second diode is set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor, and the second switching element is set by the first series circuit. A step- down chopper circuit that is controlled to be in the ON state when a short circuit occurs, and the first switching element is controlled to be in the ON state when the second series circuit is short-circuited. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１直列回路は、さらに前記第１スイッチング素子と並列に接続された第１バイパス用スイッチング素子と、前記第１ダイオードと並列に接続され耐圧が前記第１コンデンサの耐圧より低い第１バイパス用ダイオードとを備え、
前記第２直列回路は、さらに前記第２ダイオードと並列に接続され耐圧が前記第２コンデンサの耐圧より低い第２バイパス用ダイオードと、前記第２スイッチング素子と並列に接続された第２バイパス用スイッチング素子とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first switching element, and a first bypass switch connected in parallel with the first diode and having a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor. Equipped with a diode,
The second series circuit is further connected in parallel with the second diode to have a second bypass diode whose withstand voltage is lower than the withstand voltage of the second capacitor, and a second bypass switching connected in parallel with the second switching element. A step- down chopper circuit equipped with an element. 前記第１直列回路は、さらに前記第１スイッチング素子と並列に接続された第１昇圧用ダイオードと、前記第１ダイオードと並列に接続された第１昇圧用スイッチング素子とを備え、
前記第２直列回路は、さらに前記第２ダイオードと並列に接続された第２昇圧用スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と並列に接続された第２昇圧用ダイオードとを備える請求項１に記載の降圧チョッパ回路。 The first series circuit further includes a first boosting diode connected in parallel with the first switching element and a first boosting switching element connected in parallel with the first diode.
The first aspect of claim 1, wherein the second series circuit further includes a second boosting switching element connected in parallel with the second diode and a second boosting diode connected in parallel with the second switching element. Step-down chopper circuit. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１直列回路は、さらに前記第１ダイオードと並列に接続された第１バイパス用スイッチング素子を備え、前記第２直列回路は、さらに前記第２ダイオードと並列に接続された第２バイパス用スイッチング素子を備え、
前記第１直列回路が短絡した時には、前記第２スイッチング素子および第２バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御し、
前記第２直列回路が短絡した時には、前記第１スイッチング素子および第１バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御する降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first diode, and the second series circuit further includes a second bypass switching connected in parallel with the second diode. Equipped with elements
When the first series circuit is short-circuited, the second switching element and the second bypass switching element are controlled to be in the ON state.
A step- down chopper circuit that controls the first switching element and the first bypass switching element to be turned on when the second series circuit is short-circuited. 前記第１ダイオードの耐圧は前記第１コンデンサの耐圧より低く設定され、
前記第２ダイオードの耐圧は前記第２コンデンサの耐圧より低く設定される請求項１に記載の降圧チョッパ回路。 The withstand voltage of the first diode is set lower than the withstand voltage of the first capacitor.
The step-down chopper circuit according to claim 1, wherein the withstand voltage of the second diode is set lower than the withstand voltage of the second capacitor. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１直列回路は、さらに前記第１スイッチング素子と並列に接続された第１バイパス用スイッチング素子と、前記第１ダイオードと並列に接続された第３バイパス用スイッチング素子とを備え、
前記第２直列回路は、さらに前記第２ダイオードと並列に接続された第４バイパス用スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と並列に接続された第２バイパス用スイッチング素子とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first switching element, and a third bypass switching element connected in parallel with the first diode.
The second series circuit further includes a fourth bypass switching element connected in parallel with the second diode and a second bypass switching element connected in parallel with the second switching element. circuit. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１スイッチング素子及び前記第１ダイオードの接続点と、前記第２ダイオード及び前記第２スイッチング素子の接続点との間に接続され短絡検出時にオン状態に制御される第７バイパス用スイッチング素子をさらに備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
A seventh bypass switching element that is connected between the connection points of the first switching element and the first diode and the connection points of the second diode and the second switching element and is controlled to be on when a short circuit is detected. Further equipped step-down chopper circuit. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１スイッチング素子及び前記第１ダイオードの接続点と、前記第２ダイオード及び前記第２スイッチング素子の接続点との間に、前記第１コンデンサの耐圧及び前記第２コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定されたバイパス用ダイオードを接続した降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
Between the connection point of the first switching element and the first diode and the connection point of the second diode and the second switching element, the withstand voltage is lower than the withstand voltage of the first capacitor and the withstand voltage of the second capacitor. A step- down chopper circuit to which a set bypass diode is connected. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１コンデンサと並列に接続された第８バイパス用スイッチング素子と、前記第２コンデンサと並列に接続された第９バイパス用スイッチング素子とを備え、
前記第１直列回路が短絡した時には前記第９バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御し、前記第２直列回路が短絡した時には前記第８バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御する降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
An eighth bypass switching element connected in parallel with the first capacitor and a ninth bypass switching element connected in parallel with the second capacitor are provided.
A step- down chopper circuit that controls the ninth bypass switching element to the on state when the first series circuit is short-circuited, and controls the eighth bypass switching element to the on state when the second series circuit is short-circuited. .. 直流電源の正極に接続した正極側電源線と前記直流電源の負極に接続された負極側電源線と、
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第１コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第２コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第１スイッチング素子と第１ダイオードとが直列に接続され、前記第１コンデンサと並列に接続された第１直列回路と、
第２ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第２スイッチング素子が直列に接続され、前記第２コンデンサと並列に接続された第２直列回路と、
前記第１直列回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第２直列回路の第２ダイオードと第２スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第１直列回路が短絡状態となったときに前記第２コンデンサに対して形成される第１バイパス電流路と、前記第２直列回路が短絡状態となったときに前記第１コンデンサに対して形成される第２バイパス電流路とを備え、
前記第１コンデンサに並列に接続され耐圧が前記第１コンデンサの耐圧より低く設定された第４バイパス用ダイオードと、前記第２コンデンサに並列に接続され耐圧が前記第２コンデンサの耐圧より低く設定された第５バイパス用ダイオードとを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
A fourth bypass diode connected in parallel to the first capacitor and set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, and a fourth bypass diode connected in parallel to the second capacitor and set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor. A step- down chopper circuit including a fifth bypass diode.
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